融合纠错RS码软判决译码器设计

摘要

RS码在检测和纠正突发和随机错误方面有着优异的能力，因此被广泛应用在深空通信，无线传输以及服务器数据存储等通信系统和存储系统当中。从是否利用信道信息的角度，可将RS码分为硬判决译码算法以及软判决译码算法两种。硬判决与软判决相比，虽然译码流程与译码结构相对简单，但由于其并未应用到信道中的信息而使其译码性能相对较差。因此，软判决译码算法凭借其优异的编码增益成为相关领域研究的重点。而长远通信中所涉及的信道环境对RS有了更高的要求,要求主要包括：性能优异且算法复杂度低，结构简单；能对信道中特殊错误形式进行预判断和识别；能够根据码字错误形式自动调节硬件结构。而现有相关算法和研究成果在这一方面的研究进展仍然不足。
　　本研究提出了一种适用于软判决译码算法的更一般化的长连续突发错误模型，根据信道模型特点，提出融合式的RS软判决译码架构，首先针对新的信道模型，在原始软判决基础上建立新的信道分析方法，在得到传统软判决所需软判决信息的同时，对信道中信息进行分析进而得出待译码码字中是否存在长连续突发错误形式，如果存在，则记录突发错误位置的初步预判断检测值。如果不存在，针对没有长连续突发错误的情况，调整电路结构和模块间关系，使其实现一般译码算法的流程。若信道中检测到突发错误位置，此时一般的译码算法的性能已无法满足译码任务，则将电路结构和模块间关系调整到针对长连续突发错误形式的译码流程，并利用检测到的突发错误位置预判断值进行译码，以保证算法的译码性能。通过MATLAB代码进行了突发错误信道以及加性高斯白噪声（AWGN）信道环境的模拟，并进行大量仿真实验，从大量实验数据中制定出突发错误译码算法相关参数，从而使算法的译码能力最大化，并且采用Verilog HDL语言对经典RS译码算法和针对突发错误设计的RS译码算法进行了融合性设计和建模，并利用modelsim对设计进行前仿真，对代码的功能进行了验证，之后在SMIC0.13μm工艺下，利用Design Compiler， Prime Time PT等工具进行综合，静态时序分析（STA）和功耗分析。从以上多种仿真实验数据可以得出，融合性算法无论在高斯白噪声信道还是突发错误信道中都有着较优的译码性能，为RS码的应用范围拓宽提供了思路。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 RS码的发展历程与未来展望

1.3 本文主要研究内容

第2章 纠错码的代数基础

2.1 有限域

2.2 RS码

2.3 信道模型

第3章 RS码的编译码算法

3.1 RS码的编码算法

3.2 RS码的译码算法

3.3 RS码硬判决译码算法

3.4 RS码的软判决译码算法

第4章 RS码译码器硬件结构设计

4.1 HDD-LCC模块电路设计

4.2 不同RS译码器电路的时序结构

第5章 针对突发错误的译码算法研究

5.1 突发错误译码算法的发展

5.2 突发错误译码算法介绍

第6章 融合式突发错误软判决译码器设计

6.1 融合式突发错误软判决译码器架构设计

6.2 融合式突发错误软判决译码算法性能分析

6.3 架构中模块的设计

6.4 融合式突发错误软判决译码器结果分析

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

附录

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致谢