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交织器设计报告 1.61
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2.1 卷积交织器的实现 1 3.1 交织器的设计 3 3.2 时钟延时模块 13 3.3 解交织器 13 3.4 交织解交织综合模块 19 2.1 卷积交织器
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实 验 报 告
课程名称:
数字系统设计
学生姓名:
陈永炜 201630257370
学生姓名:
邢靖 201630258803
学生姓名:
敖梓茗 201630257165
学生姓名:
蒲尧 201630258438
学生专业:
信息工程
开课学期:
2018——2019 第一学期
电子与信息学院
2018 年 9 月 制
目录
交织器的设计 .............................................................................. 1
一、设计卷积交织器的目的 ................................................ 1
二、卷积交织的原理 ............................................................ 1
2.1 卷积交织器的实现 .................................................... 1
三、模块设计 ........................................................................ 3
3.1 交织器的设计 ............................................................. 3
3.2 时钟延时模块 ........................................................... 13
3.3 解交织器 ................................................................... 13
3.4 交织解交织综合模块 ............................................... 19
四、设计中遇到的问题及解决方法 .................................. 23
五、设计总计 ...................................................................... 23
附录 A 全部源代码 ............................................................ 25
1
交织器的设计
一、设计卷积交织器的目的
在数字传输系统中,因为存在噪声、信道衰落等干扰因素,会使传输的信号发生错
误,产生误码。虽然数字信号的传输为了防止误码而会进行信道编码,增加传输码的冗
余,例如增加监督位等来克服信号在信道传输过程中的错误,但这种检错纠错能力是有限
的。例如当出现突发错误,出现大片连续误码时,这时信道的纠错是无能为力的。而卷积
交织器可以将原来的信息码打乱,这时尽管出现大面积突发性错误,这些可以通过解交织
器来进行分散,从而将大面积的错误较为平均地分散到不同的码段,利于信道纠错的实
现。
二、卷积交织的原理
卷积交织的原理其实是编码与解码,实际表现是“延迟”。发送端使用交织器,对原信
号序列通过某种逻辑进行打乱后发送,接收端通过反逻辑对打乱后的信息序列进行重新排
列,恢复出原信号序列。
解交织的结果是恢复出来的序列和原信号序列内容一致,但有一个延迟,体现在恢复
出来的信号序列开头有若干个“0”,“0”的个数取决于交织器的规格。
2.1 卷积交织器的实现
卷积交织有两种实现方法,一种是直接使用移位寄存器,另一种是使用 RAM 来实现
类似于移位寄存器的功能。
假设要发送的序列为 ABCDEFGHIXXX……,X 表示无效信息,示例使用三支路、
延迟 M=1 的移位寄存器实现,原理图如下图 1:
2
图 1 卷积交织原理
由结果可见,原信息序列 ABCDEFGHIXXX……经过交织器后序列被打乱,而经过解
交织器后恢复序列包含了原信号序列的全部信息,体现了编码与解码的原理。而恢复序列
和原信息序列相比,序列前端多了“XXXXXX……”,体现了交织器延迟的特性。利用移
位寄存器在硬件上实现延时虽然在理论上很简单,需要延时 T 个单位只需要 T 级寄存
器;但当系统变得庞大,需要的交织器的支路数、延时数变大时,需要的移位寄存器也会
相应地增多,而实验板不一定能提供这么多的资源。而且每个时钟的到来,都会有大量存
在于移位寄存器中的数据移动,会使整个系统的功耗剧烈升高。为了克服移位寄存器的缺
点,我们选择用 RAM 来模拟移位寄存器的功能。定义一个长度为 4 的 RAM,模拟移
位寄存器的功能如下:
例如对信息序列“ABCD”进行延时:
T=1 时,将 A 数据写入 1 单元,读出 2 单元数据,结果为空。
T=2 时,将 B 数据写入 2 单元,读出 3 单元数据,结果为空。
T=3 时,将 C 数据写入 3 单元,读出 4 单元数据,结果为空。
T=4 时,将 D 数据写入 4 单元,读出 1 单元数据,结果为 A。
刚好延迟了 4 个时钟。如此循环,序列“ABCD”就延迟了 4 个时钟后输出,和 4
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以墨健康道
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