文档介绍：吴智敏:通信系统中交织器的 FPGA 实现· 1·

通信系统中交织器的 FPGA 实现

(工程技术学院,光子信息工程系,2000 电子科学与技术吴智敏)
(学号:2000301029)

内容摘要:更高的通信质量是现代通信系统所追求目标,交织技术起着提高通信系统的
抗突发干扰性能,改善通信质量的作用。本文介绍一种应用 FPGA 技术实现 16x16 交织器
的方法,并探讨了两个不同的实现方案,给出各模块详细的 VHDL 语言描述。仿真结果表
明实现方案具有正确性与可行性。
关键词:交织器可编程逻辑 VHDL 语言 MAX+PLUSII 伪随机码
教师点评:通信系统中交织器用于抗突发干扰,在无线通信、航天测控等领域有广泛应
用。用两种方案实现了16×16 交织器,给出了详细的设计方案、电路图 VHDL 设计程序及
仿真结果,论文内容丰富、结构完整、结果正确,表明作者已基本掌握用 FPGA 进行数字
系统开发的方法,是一篇优秀的本科毕业论文。(点评教师:刘春平,副教授)

一交织原理及其在通信系统中的作用
在数字通信中,为了提高数字信息的可靠性,通常要对传输的数字信息进行纠错编码,
但信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效。然而实际信道中产生的错
误往往是突发错误或突发错误与随机错误并存,这就很有可能超出纠错码的纠错能力。为了
解决这一问题,常在信道编码中引入交织模块。交织器的主要作用是将原始数据序列打乱,
使得交织前后数据序列的相关性减弱,即将一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这
样,在传输过程中即使发生了成串差错,恢复成一条相继比特串的消息时,差错也就变成单
个(或长度很短),这时再用信道编码纠错功能纠正差错,恢复原消息。如此可见交织技术进
一步提高了系统的抗干扰性能。
概括地说,交织就是把码字的N个比特分散到M个帧中(相对MxN交织器),以改变比特
间的邻近关系,因此M值越大,传输特性越好,但传输时延也越大,所以在实际使用中必须
作折衷考虑。
数字通信中常用的交织器按交织方式可分为交织深度固定的交织器(如分组交织器和卷
积交织器)和交织深度不断变化的随机交织器两种,按交织对象分可分为字节交织和位交织。
本论文所介绍的实现方案主要分组交织器的位交织。
二系统设计的软硬件环境
本次设计是在 Altera 公司提供的 Max+plusⅡ软件平台下进行的,芯片选用其 ACEX 1K
系列的 EP1K 10 器件,并充分利用 VHDL 语言的优势去设计实现一个 16x16 的交织器。下
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吴智敏:通信系统中交织器的 FPGA 实现· 2·

面分别介绍系统设计所涉及的软硬件环境。
1、Max+plusⅡ可编程逻辑开发软件
Max+plusⅡ软件提供一种与结构无关的设计环境,可将文本、图形和波形等设计输入
方法任意组合建立起有层次的单器件或多器件设计。它提供了全面的逻辑设计能力,还可进
行设计校验。而且其广泛支持各种硬件描述语言,包括 VHDL、Verilog HDL 和 AHDL 语言。
2、硬件描述语言 HDL
HDL 语言是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。利用这种语言,数字电路
系