📦 光记录系统中RS码的FPGA实现.rar - 免费下载

纠错码技术是通过增加一定冗余、以降低信息传输速率为代价来提高传输可靠性的有效方法。RS（Reed—Solomon）码是一种不仅能够纠正随机错误，尤其适合纠正突发错误的多进制循环码。随着高效解码算法和大规模集成电路技术的发展，RS码在深空通信、移动通信、军用通信、光纤通信、数字视频广播及磁、光记录等领域得到了广泛应用。 随着微电子技术与工艺水平的迅猛发展，出现了新一代现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）。FPGA既继承了ASIC（Application Specific Intergrated Circuits）的大规模、高集成度和高可靠性等优点，又克服普通ASIC设计周期长、投资大、灵活性差等缺点，成为复杂数字电路设计的理想首选。 本文重点研究了RS码编译码的基本原理，利用FPGA技术，采用Verilog硬件描述语言，根据GB/Z 18808—2002《信息技术130mm一次写入盒式光盘记录格式技术规范》，实现了光记录DVD（Digital Versatile Disc）系统中的RS（208，192）码编译码器。论文的主要工作如下： 1、总结论述了差错控制编码和光记录系统的发展历史以及RS码的应用；介绍了光记录领域中DVD系统的相关知识；分析了DVD系统的工作原理和数据结构，研究了RS码在DVD系统中的应用；研究RS码的相关基础理论，论述了RS码的基本代数知识，分析了有限域加法、乘法、求逆运算的实现过程；研究RS码的编码器原理，分析编码器的实现过程，从逻辑运算的不同角度出发，提出了分别采用一般乘法器、常数乘法器和常数加法器的实现方法。通过FPGA实现，对比三种实现方法的资源利用情况，得出一般乘法器逻辑运算相对复杂的结论；研究RS码的译码器原理，从FPGA实现的角度划分出伴随式计算模块、错误位置多项式计算模块、错误位置计算模块、错误值计算模块和移位寄存器模块，并按照译码步骤分析了整个译码器实现过程； 2、为避免有限域的求逆运算，降低译码器的复杂度，根据RS码BM（Berlekamp—Massey）迭代译码算法步骤推导出改进型BM迭代译码算法的数学表达式，该算法利用储存器记录修正项的变化，把除法运算变换为乘法运算，并应 用于译码器错误位置多项式计算模块；为避免多次指数运算，提高运算速度，在错误位置计算模块和错误值计算模块采用了迭代算法，把指数运算分解为每个时钟进行一次常数乘法运算，迭代计算并输出判断结果； 3、用FPGA实现了RS译码器的编译码器，给出了实现电路图、仿真波形和资源利用情况。与同类译码器比较，结果表明，BM改进算法降低了运算复杂度，仅使用了4513个逻辑单元；迭代算法提高了运算速度，时钟频率高达99MHz，即译码速率为99MB/s。 关键词：RS码；DVD；有限域；FPGA；伴随式；错误多项式；BM迭代算法

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