您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 电子通信论文 >> 正文

基于TMS320C54X的RS+变织+卷积的级联纠错码

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:纠错编码被广泛应用在各种数字通讯、数字广播和数据存储系统中。随着单片机、DSP和FPGA等器件的发展,越来越容易在各种通用硬件平台上实现纠错编码。本文基于TI的54系列DSP,实现由常用RS码、卷积编码、Viterbi解码、交织技术构成的级联码,并提供编码原理和实现方案。

    关键词:RS码 Viterbi解码 级联纠错码

随着越来越多的系统采用数字技术来实现,纠错编码技术也得到了越来越广泛的应用。如GSM标准中,对语音的信道编码采用卷积纠错、分组码检错。美国的蜂窝数字分组数据系统(CDPD)中采用了m=6的(63,47)RS(Reed Solomon)码。CDMA标准中,主要包括卷积编码(Turbo码等)、交织编码、帧循环校验等。DVD采用RS纠错编码。近些年来,随着软件无线电技术的发展,纠错编码一般都在通用的硬件平台上实现,这样有利于保证灵活性和通用性。通常采用基于FPGA的VHDL编码硬件实现,或者在DSP、单片机上用C和汇编编程软件实现。本文基于TMS320C54X的DSP,实现一种RS+交织+卷积的级联纠错码。
(范文先生网www.fwsir.com收集整理)
1 级联纠错编码原理

纠错编码技术是通过引入可控制的冗余来提高系统的可靠性。它的理论基石是1948年Shannon在《通信的数字理论》中提出的著名的有扰信道编码定理。纠错码按照不同的分类标准,有着不同的分类。我们常用的是按照对信息元处理的不同方法来分类的,分为分组码和卷积码。分组码是把信源输出的信息序列,以k个码元划分为一段,通过编码器把这段的k个信息元,按一定规则产生r个校验(监督)元,输出长为n=k+r的一个码组。比较常用的有BCH码、RS码、Hamming码等。卷积码是把输出信源输出的信息序列,以k0个(k0通常小于k)码元分为段,通过编码器输出长为n0(≥通常小于k)码元分为一段,通过编码器输出长为n0(≥通常小于k)码元分为一段,通过编码器输出为n0(≥k0)的一的码以。但是该码段的n0-k0个校验元不仅与本组的信息有关,而且也与其前m段信息元有关,称m为编码存储。因此卷积码用(n0,k0,k)表示。

由信道编码理论可知,随着码长n的增加,解码错误概率以指数方式趋近于零。因此,为提高纠错码的有效性,就必须使用长码。但码长增加,码率会相应下降,解码设备的复杂性与计算量也相应增加,级联码有针对性的解决这了一矛盾。它将编码过程分为前后串行的几级完成,可以满足信道纠错对编码长度的要求,得到与长码相同的纠错能力和高编码增益;而且增加的编/解码复杂度不是很大。其原理示意框图如图1所示。

级联码有内码和外码两级,内码是GF(2)上的一个[n,k]码,外码是GF(2k)上的[N,K]寿终正寝,编码规则如下。

①先将k×k个二进制信息元划分成K段,每段有k个信息元。

②每段的k个信息元可看成是GF(2k)上的一个符号。将K个符号按外码的编码规则编成一个外码,码长为N,有K个信息符号,N-K个校验符号,最小码距为do,码率Ro=K/N。

③外码的每一个符号,看成是k个二进制码元的码组,输入内码编码器,得到一个内存,码长n,有n-k个校验元,最小码距为di,码率Ri=k/n,由此得到N个[n,k]内码的码字序徇。两级编码总共得到N×n个二进制码元,K×k个信息元,组成[K×n,K×k,do×di]级联码的码。

我们选用的外码为RS(31,15)码,生成多项式为G(X)=1+x2+x3,内码用卷积码(2,1,7),其生成多项式G0=171,G1=131(都是八进制)。RS码是GF(q)(q!=2)上,码长N=q-1的本原BCH码,具有很强的纠错能力,其最大可能的最小距离是校验元的个数加1,因而RS码是一种极大最小距离可分码(MDS),是一种最佳的线性循环码。本例中使用的RS(31,15)码的汉明距为17,可以纠8个错误。交织技术是抗突发干扰的重要手段,它是采用一个交织矩阵,存储方向与发送时的方向不一样,从而将突发错误离散化,提高抗突发干扰的能力。本方案中RS编码按行存储,发送时按列,并且对每列都进行卷积编码,可以抵抗8×列长的突发干扰。卷积编码Viterbi软判决解码,可以充分的利用各个码组之间的相关性,提高很高的编码增益。各个组成码和级联后的纠错性能仿真图如图2所示。

2 级联码的DSP编程实现

由于RS码和卷积码的Viterbi解码运算量都很大,所以需要大量的存储空间。本方案中实现在100kbps的信道上,RS码的解码运算量为8MIPS,Viterbi解码需要14MIPS。整个编解码程序需要24MIPS,因而选用在TMS320C54X芯片上实现。使用TI公司推出有XXA进行编程开发,考

[1] [2] [3] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页