DVD伺服芯片中Reed-Solomon码解码器的研究与FPGA实现

摘要

Reed-Solomon码(简称RS码)是一种具有很强的纠正突发和随机错误能力的信道编码方式，在深空通信、移动通信、磁盘阵列、光盘存储以及数字视频广播(DVB)等系统中具有广泛的应用。本文讨论了利用修正欧几里算法(ModifiedEuclidAlgorithm)设计的RS(208,196)信道解码电路，并且进行了FPGA验证。 DVD是一种高容量的存储媒质。DVD技术的应用很广泛，从娱乐领域到计算机应用领域。DVD技术在数字技术中占有重要地位。一个成熟的DVD产品一定包括两个主要的芯片：伺服芯片和解码芯片。解码芯片主要完成MPEG-II的信源解码；伺服芯片主要完成光信号到电信号再到信源码的转变。伺服芯片是很复杂的，包括模拟电路设计(Analog)、数字电路设计(Digital)和韧体设计(Firmware)。Reed-Solomon码解码器在数字部分中占有重要部分。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)即现场可编程门阵列是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，即解决了定制电路的缺陷，又弥补了原有可编程器件门电路不足的缺点。FPGA在IC设计中的重要地位是它所能提供的硬件验证功能。 本文所做的Reed-Solomon解码器在伺服芯片中数字部分的重要模块。本文在介绍了Reed-Solomon码必要的数学基础后，对Reed-Solomon解码的理论和算法做了详细的阐述，随后详细说明了Reed-Solomon解码器的FPGA实现和验证。

目录

文摘

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第一章引言

1.1信道编解码简介

1.2 RS编码的发展与应用

1.3 DVD系统简介

1.3.1光存储技术概述

1.3.2 CD家族的成长历史

1.3.3 DVD应运而生

1.3.4 DVD解码伺服芯片简介

1.4 FPGA设计流程简介

第2章数学基础与解码基本理论

2.1 RS码介绍

2.1.1 RS码的性质

2.2 RS译码的数学基础

第3章RS码解码算法

3.1 RS译码的基本原理和方法

3.2伴随式的计算

3.3错误位置多项式的求解

3.3.1直接解方程组的方法

3.3.2利用BM迭代算法求解关键方程的方法

3.3.3利用修正欧几里算法求解关键方程

3.4错误位置计算

3.5计算错误值

第4章RS(208,192)解码电路的实现

4.1 RS解码器的结构

4.2有限域乘法器的设计(伽罗华域乘法器的设计)

4.3伴随式电路设计

4.4扩展多项式的计算

4.5修正欧几里算法的电路实现

4.5.1欧几里域

4.5.2欧几里算法以及欧几里算法的扩展

4.5.3欧几里算法的电路结构

4.6错误位置估计和错误值估计电路的实现

4.7解码电路架构与实现总结

第5章电路仿真综合和硬件验证

5.1测试环境的建立

5.2 RTL(Register Transfer level)仿真

5.3电路的逻辑综合

5.4设计实现

5.5硬件验证

5.5.1 VirtexⅡ系列芯片简介

5.5.2硬件验证

第六章结论

攻读学位期间公开发表论文

致谢

参考文献

研究生履历