扩频系统中卷积编码的verilog设计与仿真new

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1、http://www.paper.edu.cn扩频系统中卷积编码的Verilog设计与仿真王王莹北京邮电大学电信工程学院数字通信与宽带信息网络实验室，北京（100876）E-mail：wangying3112@gmail.com摘要：为了改善数字通信系统的传输质量，提高数字通信系统传输的可靠性引入了信道编码，由于卷积编码的优良性能使其在通信系统中得到广泛地应用。通过硬件描述语言VerilogHDL可以在QuartusII上建立卷积编码的仿真模型。关键词：卷积编码，仿真，VerilogHDL，QuartusII1.信道编码的基本原理由于实际信道存在噪声和干扰的影响，使得经过信道

2、传输后所接收的码元与发送码元之间存在着不同程度的差异。因此，引入了信道编码（也称为信道纠错编码或差错控制编码），其目的是为了改善数字通信系统的传输质量，提高数字通信系统传输的可靠性。通信系统中进行差错控制的方式有四类：前向纠错(FEC)、检错重发(ARQ)、混合差错控制(HEC)、信息反馈(IRQ)。由于前向纠错方式不需要反馈信道，它发送的是具有纠错能力的码，在接收端可以把码字按照预定规则将其中的错误纠正过来。前向纠错方式应用较为广泛。对于不同类型的信道，要依据其特点，为其设计不同类型的信道编码，这样才能收到良好的效果。例如，在无记忆信道中，噪声独立随机地影响每个传输码元，因

3、此接收到的码元中的差错是随机的，此类信道为随机差错信道；在记忆信道中，噪声、干扰的影响往往是前后相关的，错误是成串出现的，此类信道为突发差错信道。（1）按照信道特性和设计的码字类型划分，信道编码可以分为纠独立随机差错码、纠突发差错码和纠混合差错码三类。由于系统是在空间无线环境下工作的，所以可能同时出现随机差错和突发差错，因此我们所要设计的信道编码应属于纠混合差错码这个类型。（2）根据校验元与信息元之间的关系，信道编码可以分为线性码和非线性码。由于非线性码比较复杂，违背了我们要简化系统的初衷，因此，我们选择信息元与信息元之间为线性关系的线性码。（3）根据对信息源输出的信号序列处

4、理方式不同，信道编码可以分为分组码和卷积码。由于现代数字通信系统常常设计成以非常高的速率传输，在这种情况下卷积编码的性能要好于分组码，因此卷积码的发展产生了很多有线和无线通信信道数字传输的实际应用，不仅在CDMA移动通信系统中应用卷积编码，而且在空间和卫星通信中也采用卷积编码。所以，根据这些经验和现行的系统的设计，所以选择卷积编码用于此设计，相应的可采用维特比(Viterbi)译码方式对其进行译码。2.卷积编码的基本原理卷积编码将信息数据序列划分成许多长度为k的小块，每段小块被编码成长度为n的码字符号。卷积编码(n,k,m)由k个输入、具有m阶存储的n个输出线性时序电路实现。

5、通常n和k是较小的整数，且k

6、x+x2356g1＝1+x+x+x+x(2-2)其结构原理如图1所示，C0、C1为卷积的两路输出，假设输入数据序列为u，则C0＝u*g0C1＝u*g1(2-3)C0输入输出C1图1卷积编码原理图3.卷积码的性能卷积码的性能是以有扰信道编码定理为基础的。有扰信道编码定理指出，每个信道都有一定的信道容量C，对任意R

7、为约束长度。式(3-1)意味着采用卷积编码时，对任何固定的R