FPGA实现的卷积编码与维特比译码设计与仿真

自顶向下设计过程在Cisco Secure ACS 5.2的安装、配置和使用中起着关键作用，它是一种将数字系统高级描述语言转化为硬件可执行的编程文件的流程。这个过程通常涉及将设计概念逐步细化，从顶层逻辑抽象到具体电路实现。在数字通信系统中，卷积码因其在纠错性能上的优势被广泛应用，特别是在卫星通信和移动通信等领域。 本文着重于基于FPGA（现场可编程门阵列）的卷积码编码和维特比译码的研究与实现。卷积码是纠错码的一种，与分组码相比，它在相同的码率和编码器复杂度下具有更好的性能。维特比译码是概率译码的一种，它不仅依赖于码的代数结构，还考虑了信道的统计特性，能有效地降低译码错误概率，特别适用于约束长度较小的情况。 设计开始于高性能复杂译码器，如序列译码，随着约束长度增加，错误概率逐渐减小。然而，对于低复杂度场景，维特比算法因其最大似然特性，适合于误码率要求较低的场景。论文作者通过介绍卷积码基础、维特比译码原理，以及硬判决译码与软判决译码的区别，展示了交织和解交织技术在纠错编码中的作用。 FPGA的硬件资源和软件开发环境Quartus II在此过程中扮演了重要角色，包括数字系统设计方法和规则的讲解。作者深入研究了基于FPGA的并行维特比译码器的模块设计、算法实现和优化，确保了译码器的高效性和适应高速数据传输的需求。 通过在Quartus II平台上的仿真，作者验证了所设计的译码器在实际应用中的性能，结果显示误码率达到了预期，证明了译码器设计的可靠性。这篇硕士论文提供了一个深入理解卷积码在数字通信中的应用以及如何在FPGA上实现高效译码器的实用指南，强调了自顶向下设计方法在实际项目中的价值。