采用歐氏算法和頻譜結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合的RS硬件解碼方

　　Euclidean算法的難點(diǎn)主工在于迭代計(jì)算過(guò)程中存在的被除數(shù)多項(xiàng)式和除數(shù)多項(xiàng)式長(zhǎng)度的不確定性，使每次計(jì)算中產(chǎn)生的商序列的長(zhǎng)度不等，以及因此可能涉及到的不定長(zhǎng)多項(xiàng)式的相乘和相加問(wèn)題，增加了硬件設(shè)計(jì)的難度。系統(tǒng)采用了嵌套雙循環(huán)的方法，利用'時(shí)鐘產(chǎn)生2'控制外循，'時(shí)鐘產(chǎn)生1'控制內(nèi)循環(huán)，從而優(yōu)化了算法，得到了問(wèn)題的解決方案。在獲得伴隨式的基礎(chǔ)上，圖3電路可具體完成Euclidean算法對(duì)關(guān)鍵方程的求解 σ（x）=σtxt+σt-1xt-1+…+σ1x+1。

　　3.3 利用最短線(xiàn)性移位寄存器綜合和離散傅氏變換獲取錯(cuò)誤圖樣

　　在得到關(guān)鍵方程后，首先應(yīng)進(jìn)行錯(cuò)誤位置（關(guān)鍵方程的根）的確定，這樣可減小電路的規(guī)模；利用錢(qián)搜索[1]（工程上求解σ（x）根的實(shí)用方法）的方法可以簡(jiǎn)捷的確定錯(cuò)誤位置。然后，啟動(dòng)最短線(xiàn)性移位寄存器綜合和離散傅氏逆變換，經(jīng)過(guò)N次（運(yùn)算所在域的長(zhǎng)度）迭代，即可求得對(duì)應(yīng)各個(gè)錯(cuò)誤位置的錯(cuò)誤圖樣，如圖4所示。用錯(cuò)誤圖樣對(duì)接收碼字進(jìn)行糾錯(cuò)，就可得到正確的信息序列。

　　3.4 RS編譯碼在FPGA上的實(shí)現(xiàn)

　　有限域的乘法、加法運(yùn)算單元和各模塊的控制邏輯設(shè)計(jì)是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。涉及有限域的各個(gè)運(yùn)算單元的運(yùn)算速度制約了譯碼器的速度，而控制邏輯引導(dǎo)了譯碼的流程。硬件電路的軟件開(kāi)發(fā)工具給設(shè)計(jì)復(fù)雜電路提供了簡(jiǎn)捷思路。系統(tǒng)采用了QUARTUS與第三方軟件相結(jié)合的方法，用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了大部分功能模塊。特別是在乘法器設(shè)計(jì)中，乘數(shù)確定、被乘數(shù)不定的有限域乘法器，經(jīng)邏輯綜合和優(yōu)化設(shè)計(jì)后，運(yùn)算速度可分別在6.8ns和11.6ns內(nèi)完成，完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)符號(hào)速率50Mbps的要求。應(yīng)該指出，系統(tǒng)速度的進(jìn)一步提高受到求逆運(yùn)算的限制，求逆運(yùn)算沒(méi)有明確的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)（通常采用查表的方法），這是制約運(yùn)算速度的瓶頸。但針對(duì)流式譯碼算法，上述結(jié)構(gòu)已能滿(mǎn)足要求。

　　4 仿真結(jié)果

　　4.1 編碼器的仿真

　　仿真的時(shí)鐘頻率為50MHz，在EN為高電平時(shí)輸入信息有效。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，采用系統(tǒng)碼的縮短型，即信息為（00，00，…，00，02，01，02）.編碼器的仿真結(jié)果如圖5所示。其中，IN為輸入信息， CLK為系統(tǒng)時(shí)鐘，C為編碼輸出（輸入和輸出均為16進(jìn)制）。

4.2 譯碼器的仿真

　　首先，給出系統(tǒng)的仿真全貌，如圖6所示。其中C為接收到的RS碼，SP為伴隨式 S15,shang為運(yùn)用歐氏算法得到的商序列，SeryDA為S序列，anssd和ERTD分別對(duì)應(yīng)碼字可能存在的第四個(gè)錯(cuò)誤位置和錯(cuò)誤值，仿真中的接收碼在位置（105，106，107，108，109，110，111，112）上錯(cuò)誤均為（01）HEX。

　　伴隨式的計(jì)算結(jié)果：S15，S14，…，S1，S0為（FD，8D），CE，4A，51，B2，A1，CA，C4，0D，73，56，A6，F(xiàn)5，01），圖6和圖7中的sp即為S15。

　　這里重點(diǎn)給出利用伴隨式計(jì)算關(guān)鍵方程的電路仿真結(jié)果，如圖7所示。當(dāng)輸入伴隨式結(jié)果以后，運(yùn)算電路啟動(dòng)，在計(jì)算商序列的同時(shí)進(jìn)行聯(lián)接多項(xiàng)式的迭代運(yùn)算。歐氏算法的商序列shang為：（FF，58），（37，92），（50，45），（E9，C7），（F4，B9），（5D，33），（87，8F）。當(dāng)滿(mǎn)足終止條件以后顯示標(biāo)志QQC，同時(shí)，給出關(guān)鍵方程系數(shù)如圖7中（AI，AH，AG，AF，AE，AD，AC，AB，AA）即（00，19，2E，EC，A8，AD，41，E6，95），對(duì)應(yīng)有限域上的表達(dá)式為：

　　δ（x）=α193x7+α130x6+α122x5+α144x4+α252x3+α191x2+α160x+α184; 有解為（α105，α106，α107，α108，α109，α110，α111），與假定錯(cuò)誤位置完全一致。然后求解S序列，同時(shí)針對(duì)各錯(cuò)誤位置進(jìn)行 IDFT，就可以得到對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤值。圖6中anssd和ERTD表示位置108上存在的錯(cuò)誤為（01）HEX。

　　系統(tǒng)仿真表明，譯碼器獲得的錯(cuò)誤位置和錯(cuò)誤圖案與實(shí)際假設(shè)的錯(cuò)誤位置（105，106，107，108，109，110，111）和錯(cuò)誤值（01）HEX完全一致。

　　基于APEX架構(gòu)的可編程單芯片RS編譯碼硬件解決方案在中國(guó)普天集團(tuán)西安藍(lán)牙通訊設(shè)備有限公司的二次群無(wú)線(xiàn)擴(kuò)頻通信機(jī)的改造項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。它可用于離散譯碼、流式譯碼，在添加一級(jí)緩存的基礎(chǔ)上，同樣適用于連續(xù)譯碼。