信道编码的FPGA实现Word文件下载.docx
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（3）分别利用MATLAB和QuartusII对同一随机产生的数据序列进行RS（10,8）码编码，并使得编码结果一致。
四、进度和要求
第1周----第4周搜集相关资料、复习有关MATLAB和信道编码知识
第5周----第6周查阅资料、选定研究方向、翻译文献
第7周----第9周学习Verilog语言并完成QuartusII软件的下载和安装
第10周----第11周熟悉QuartusII仿真工具的操作、进行试编程
第12周----第14周使用MATLAB和QuartusII完成各种编码的仿真实验
第15周----第17周撰写毕业设计论文及答辩
五、主要参考书及参考资料
[1]田耘，徐文波，张延伟著.无线通信FPGA设计.北京：
电子工业出版社，2009.7
[2]樊昌信，曹丽娜著.通信原理.北京：
国防工业出版社，2006.9
[3]张莲，周登义，余成波著.信息论与编码.北京：
中国铁道出版社，2008.4
[4]刘皖，何道君，谭明著.FPGA设计与应用.北京：
清华大学出版社，2006.6
[5]刘冬华著.Turbo码原理与应用技术.北京：
电子工业出版社，2004.1
[6]何秋阳著.基于FPGA的RS编码器的设计与实现.EDN电子设计技术，2009.3
[7]赵琦著.编码理论.北京：
北京航空航天大学出版社，2009.3
学生___________指导教师___________系主任___________
摘要
信道编码发展迅速，应用越来越广泛，而信道编码的好坏对众多工程技术领域的发展有着重要影响，所以对信道编码的研究工作有着非常重要的意义。
本论文从阐述信道编码理论出发，介绍了编码理论的背景和其发展状况；
分析了一般编码原理和流程，并着重对线性分组码、Turbo码和RS码编码原理以及编码器设计进行了详细介绍。
本文是基于FPGA的信道编码实现。
选取三种典型编码方式：
线性分组码、Turbo码和RS码分别进行QuartusII平台的仿真实现，为了检验仿真的正确性，在另一种仿真环境---MATLAB下进行验证。
并尽量使MATLAB设计与FPGA设计采用相同的设计思想。
关键词：
线性分组码，Turbo码，RS码，FPGA，MATLAB
ABSTRACT
Channelcodingusedmorewidelyanddevelopedrapidly,whilechannelcodingisgoodorbadonthedevelopmentofanumberofengineeringtechnologyhaveanimportantimpact，sothechannelcodingresearchhasveryimportantsignificance.
Thethesisexpoundedthetheoryofchannelcoding,introducedthebackgroundanditscodingtheorydevelopment;
analysisofageneralcodingprinciplesandprocesses,focusingonlinearblockcodes,TurbocodesandRScodingprincipleandthedetaileddesignoftheencoder.
ThisarticleisbasedonFPGAimplementationofchannelcoding.Selecttheencodingofthreetypicalways:
linearblockcodes,TurbocodesandRScodesandSimulateonQuartusIIplatformseparately,totesttheaccuracyofsimulation,verifyunderanothersimulationenvironment---MATLAB.AndtomakeMATLAB&
FPGAdesignusethesamedesignidea.
KEYWORDS：
Linearblockcodes,Turbocodes,RScodes,FPGA,MATLAB
目录
第一章绪论 7
1.1本课题的研究意义 7
1.2FPGA与信道编码 8
1.3本论文研究目的和主要内容 8
第二章信道编码简介 10
2.1引言 10
2.2数字通信系统和信道编码 10
2.3信道编码的基本思想和分类 12
2.4信道编码的发展 13
2.5FPGA简介 15
2.6FPGA工具简介 18
2.7FPGA语言（VerilogHDL）简介 19
第三章线性分组码编码原理和仿真实现 23
3.1线性分组码简介 23
3.1.1汉明码 23
3.1.2循环码 24
3.1.3BCH码 25
3.2线性分组码编码原理 25
3.3线性分组码的MATLAB实现 27
3.4线性分组码的FPGA实现 28
3.5结论分析 31
第四章TURBO码编码原理和仿真实现 32
4.1Turbo特点和发展现状 32
4.2Turbo码编码原理 33
4.2.1Turbo码的编码结构 33
4.2.2RSC递归系统卷积码 35
4.2.3Turbo码的交织器 36
4.2.4Turbo码的截余模块 37
4.3Turbo码译码原理 38
4.3.1Turbo码的译码结构 38
4.3.2MAP算法以及Log-MAP算法、Max-Log-MAP算法 39
4.4Turbo码编码的MATLAB实现 41
4.5Turbo码编码的FPGA实现 42
4.6结论分析 44
第五章RS码编码原理和仿真实现 45
5.1RS码特点 45
5.2RS码编码算法 46
5.3RS码编码器 47
5.3.1基于乘法形式的RS编码器 47
5.3.2．基于除法形式的RS编码器 47
5.4RS码译码算法 49
5.5RS码编码的MATLAB实现 50
5.6RS码编码的FPGA实现 52
5.7结论分析 54
第六章全文总结 55
参考文献 56
致谢 57
毕业设计小结 58
第一章绪论
1.1本课题的研究意义
信息时代的来临使得高效可靠的数据传输成为一个重要课题。
随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展，每天都在不断涌现新的通信业务和信息业务，同时用户对通信质量和数据传输速率的要求也在不断提高。
从第三代移动通信系统方案来看，普通要求提供中速或高速的数据业务，一般的数据业务信道为64kbps、144kbps、384kbps。
3G移动通信系统所提供的业务种类的多样性、灵活性，对差错控制编译码提出更高的要求。
但是由于通信信道固有的噪声和衰落特性，信号在经过信道传输到达通信接收端的过程中不可避免会受到干扰而出现信号失真。
通常需要采用差错控制码来检测和校正由信道失真引起的信息传输错误。
由于差错控制码主要用于实现信道纠错，因此又称为纠错码或信道码。
图1.1纠错码的分类
最早的纠错控制码主要用于深空通信和卫星通信，随着数字蜂窝电话、数字电视以及高分辨率数字存储设备的出现，信道编码技术的应用已经不仅仅局限于科研和军事领域，而是逐渐在各种实现信息交流和存储的设备中得到成功应用，与我们的生活联系更加密切。
可以说，现代信息社会是离不开信道编码技术的，而信道编码技术的好坏决定着这个社会文明的进步速度。
1.2FPGA与信道编码
信道编码也就是纠错编码，他是为了降低信息码元的传输误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码技术。
信道编码的实现主要可分为软件实现和硬件实现两种，目前主流的是通过可编程逻辑器件的硬件技术来实现。
FPGA（FieldProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，解决了定制电路的不足和原有可编程器件门电路数有限的缺点。
发展迅速，应用越来越广泛，在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域都有涉及。
信道编码器的作用是在信息序列中嵌入冗余码元，提高其纠错能力，在有限的信号功率、系统带宽和硬件复杂性要求下提高系统的可靠性，因此对硬件速度和精度要求较高。
目前主流的FPGA是基于查找表（LookUpTable，LUT）技术的，已经远远超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能（如RAM、时钟管理和DSP）的硬块。
FPGA的集成度很高，其器件密度从数万门到数千万门不等，可以完成及其复杂的时序与逻辑组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域，用于信道编码器的制作具有很大优势，并且FPGA发展趋势是朝着大容量、低电压、低功耗方向，对于灵巧便携的移动通信系统更是必不可少。
并且FPGA在设计阶段，完全由用户通过软件进行配置和编程，不需额外地改变PCB电路板，只是在计算机上修改和更新程序，使得硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计周期，提高了实现的灵活性并降低了设计过程中的成本。
1.3本论文研究目的和主要内容
目前针对信道编解码的研究已经比较成熟，各种新的理论也在不断出现，适用于不同领域的信道编解码方案也在不断推出和完善，诸多成果已经用于实践环节。
本论文以信道编码理论为主要研究方向，选取三种典型编码方式线性分组码、RS码和Turbo码进行功能性验证，首先根据上述编码理论进行编码器的结构设计，继而进行硬件仿真，所选用的仿真工具为Xilinx公司的FoundationSeriesISE，设计语言选用Viewlogic公司开发的VerilogHDL。
最后分别对三种编码方式的仿真结果进行评估和对比。
本论文分为六部分：
第一章主要介绍信道编码背景，设计实现和文章概要；
第二章介绍了数字通信系统和信道编码理论及其发展，简要介绍了FPGA和仿真软件及其语言；
第三章研究线性分组码编码理论和设计思想，并进行MATLAB和基于FPGA的仿真实现。
第四章研究Turbo码编码理论和设计思想，并进行基于FPGA和MATLAB的设计以
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