基于BM算法的RS譯碼器IP核設(shè)計(jì).pdf

1、Reed Solomon(RS)碼是一類廣泛應(yīng)用的前向糾錯(cuò)碼，它能夠檢測(cè)和糾正多種類型的錯(cuò)誤，特別是突發(fā)錯(cuò)誤。本文的主要任務(wù)是針對(duì)FPGA平臺(tái)設(shè)計(jì)高速、高吞吐率和高資源利用率的通用RS譯碼器。 在現(xiàn)有的RS碼譯碼算法中，riBM(reformed inverse-free Berlekamp-Messey)算法憑借其較短的關(guān)鍵路徑延遲、較高的數(shù)據(jù)吞吐率和非常規(guī)則的結(jié)構(gòu)成為了實(shí)現(xiàn)RS譯碼器的主流算法。然而，在基于riBM算法的RS

2、譯碼器中，KES模塊需要大量的有限域乘法器和有限域加法器資源，而且該模塊在譯碼時(shí)長(zhǎng)時(shí)間處于空閑狀態(tài)。因此，riBM算法具有較高的硬件復(fù)雜度和較低的資源率。 針對(duì)這些問題，本文提出了改進(jìn)方法。首先，我們將KES模塊進(jìn)行t+1倍復(fù)用，從而使得該模塊需要的組合邏輯資源幾乎降低到了原來的t+1分之一。復(fù)用后的RS譯碼器仍然保持著原有的關(guān)鍵路徑延遲和吞吐率，同時(shí)KES模塊的空閑時(shí)間顯著減少，這也就意味著資源利用率的提高。另外，在改進(jìn)結(jié)構(gòu)的

3、基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)通過在模塊之間共享硬件資源可以進(jìn)一步降低譯碼器的硬件復(fù)雜度。這正是傳統(tǒng)RS譯碼算法的研究盲區(qū)，因?yàn)檫@些算法往往專注于提高單個(gè)模塊的性能。本文給出了在模塊間共享資源的兩種方法，并且證明了這兩種方法都能夠進(jìn)一步降低RS譯碼器的硬件復(fù)雜度和提高資源利用率。最后，本文還將這些改進(jìn)方法推廣到了刪除譯碼和打孔碼的譯碼。 本文設(shè)計(jì)的RS譯碼器能夠支持多種類型的RS碼，包括RS全碼、RS縮短碼、RS打孔碼和刪除譯碼，并且提供自檢

4、錯(cuò)機(jī)制。該機(jī)制能夠檢測(cè)由于實(shí)際錯(cuò)誤個(gè)數(shù)超過糾錯(cuò)能力引起的譯碼錯(cuò)誤，而且有較高的檢測(cè)概率。本文設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)都已經(jīng)分別用M語言和VHDL語言實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，并且給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果?；贒SP和FPGA的聯(lián)合硬件平臺(tái)測(cè)試也證明了設(shè)計(jì)的正確性。另外，綜合和仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的譯碼器在資源消耗、譯碼速度、吞吐率和延遲等性能上都十分接近商業(yè)IP核的水平。最后，本文還將所有的VHDL代碼整合到一個(gè)應(yīng)用軟件中，用戶只需通過圖形界面指定相關(guān)的參數(shù)就可