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资源说明：HDTV接收机中Viterbi译码器的FPGA实现
陕西西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室710071郝东来葛建华
高清晰度数字电视HDTV技术是当今世界上最先进的图像压缩编码技术和数字通信技术的结合。它代表一个国家的科技综合实力，蕴藏着巨大的市场潜力。数字电视地面广播编码正交频分复用COFDM传输系统以其较强的抗多径干扰性能、易于实现移动接收等优点在HDTV的研究中占有很重要的地位。而COFDM系统中编、解码技术是影响系统性能的一个重要因素。本文正是基于一种最大似然译码--Viterbi VB译码算法思想，从FPGA实现的角度探讨在COFDM系统中内码（收缩卷积码）的解码。
在现代通信与网络技术中，高清晰度数字电视（HDTV）接收机是核心设备之一，它集成了图像压缩编码和数字通信技术的最先进成果。HDTV技术不仅代表了一个国家的科技实力，而且拥有巨大的市场潜力。在HDTV接收机中，正交频分复用（COFDM）传输系统扮演了关键角色，因其抵抗多径干扰的能力强以及对移动接收友好的特性而备受青睐。
COFDM系统中的编码和解码技术对于系统的整体性能至关重要。其中，Viterbi译码器是实现高效解码的关键组件。Viterbi译码算法是一种基于最大似然原则的解码方法，用于纠正传输过程中因信道噪声引入的错误。在本文中，研究者从FPGA（现场可编程门阵列）实现的角度探讨了如何在COFDM系统中应用Viterbi译码器解码收缩卷积码。
收缩卷积码是一种常见的前向纠错编码，它可以提供不同的码率，如1/2、2/3、3/4、5/6和7/8。在HDTV地面广播COFDM系统中，通常采用(2,1,6)码，其生成多项式为G(D)=1+D+D^2+D^3+D^6和Df=10，具有良好的抗干扰能力。通过删除特定码字位置，可以实现不同码率的编码，这种方法被称为增信删余（Puncturing）。
Viterbi译码算法在FPGA上的实现通常有两种方式：硬判决和软判决。软判决译码虽然比硬判决译码更复杂，但其性能优越，可以显著降低误码率。在本文的FPGA实现中，选择了软判决Viterbi译码算法。算法流程包括：计算每个状态的部分路径度量，选择最大度量的路径作为保留路径；随着时间推进，将新的分支度量与前一时刻的保留路径度量结合，更新保留路径；为了优化FPGA的时钟速度，采用大数判决准则输出信息。
在FPGA实现过程中，使用Altera公司的Quartus仿真环境，结合AHDL语言和原理图设计，构建了Viterbi译码器。译码器的设计包含了同步、信道估计、量化、解交织、Depuncture单元（用于恢复被删除的码元）、主译码器、误码率监控单元和自同步监控单元等功能模块。当系统同步后，译码器将持续输出同步标识，并保持同步状态。
本文深入研究了在HDTV接收机中，利用FPGA实现Viterbi译码器对COFDM系统中收缩卷积码的解码过程。这种实现不仅有助于提高系统性能，而且为适应不同码率和应对信道噪声提供了有效手段，对于提升HDTV接收机的稳定性和可靠性具有重要意义。
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