1引言
數(shù)字信息在有噪信道中傳輸時，會受到噪聲干擾的影響，誤碼總是不可避免的。為了在已知信噪比的情況下達到一定的誤碼率指標(biāo)，在合理設(shè)計基帶信號，選擇調(diào)制、解調(diào)方式，并采用頻域均衡或時域均衡措施的基礎(chǔ)上，還應(yīng)采用差錯控制編碼等信道編碼技術(shù)，使誤碼率進一步降低。卷積碼和分組碼是差錯控制編碼的2種主要形式，在
編碼器復(fù)雜度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼，因此卷積碼幾乎被應(yīng)用在所有無線通信的標(biāo)準之中，如GSM ，IS95和CDMA2000的標(biāo)準中。
目前，VHDL語言已成為EDA領(lǐng)域首選的硬件設(shè)計語言,越來越多的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計使用 VHDL語言來完成。原因是通過VHDL描述的硬件系統(tǒng)“軟核”便于存檔,程序模塊的移植和AS C設(shè)計源程序的交付更為方便。因此,他在IP核的應(yīng)用等方面擔(dān)任著不可或缺的角色。在某擴頻通信系統(tǒng)中，我們使用VHDL語言設(shè)計了（2，1，6）卷積碼編解碼器，并經(jīng)過了在FPGA芯片上的驗證實驗。
2卷積編碼器
卷積碼通常記作(n0,k0,m)，其編碼效率為k0/n0，m稱為約束長度。(n0 ,k0,m)卷積碼可用k0個輸入、n0個輸出、輸入存儲為m的線性有限狀態(tài)移位寄存器及模2加法計數(shù)器電路來實現(xiàn)，卷積碼的編碼方法有3種運算方式：離散卷積法；生成矩陣法；多項式乘積法。此外，卷積碼的編碼過程還可以用狀態(tài)圖、碼樹圖和網(wǎng)格圖來描述。本文設(shè)計的編碼器考慮到硬件電路的實現(xiàn)，選擇了多項式乘積法。本系統(tǒng)所選卷積編碼器如圖1所示，該卷積編碼器為（2，1，6）自正交卷積編碼器。
3大數(shù)邏輯解碼器
卷積碼的解碼可分為代數(shù)解碼與概率解碼2類。大數(shù)邏輯解碼器是代數(shù)解碼最主要的解碼方法，他既可用于糾正隨機錯誤，又可用于糾正突發(fā)錯誤，但要求卷積碼是自正交碼或可正交碼。 本文所選（2，1，6）系統(tǒng)自正交卷積碼的大數(shù)邏輯解碼器如圖2所示。
圖2中，Ｉ端輸入信息碼元，Ｐ端輸入校驗碼元。解碼器把接收到的R(D)中的每一段信息元送入編碼器中求出本地檢驗元，與其后面收到的檢驗元模2加。若兩者一致，則求出的伴隨式分量si為0，否則為1。把加得的值送入伴隨式寄存器中寄存。當(dāng)接收完7個碼段后開始對第 0碼段糾錯，若此時大數(shù)邏輯門的輸出為1，則說明第0碼 段的信息元有錯。這時正好第0子組的信息元移至解碼器的輸出端，從而糾正他們。同時，糾錯信號也反饋至伴隨式 寄存器修正伴隨式，以消去此錯誤對伴隨式的影響。如果大數(shù)判決門沒有輸出，則說明第0子組的信息元沒有錯誤，這時從編碼器中直接把信息元輸出 。
4卷積碼編解碼器的VHDL設(shè)計
4.1VHDL設(shè)計的優(yōu)點與設(shè)計方法
與傳統(tǒng)的自底向上的設(shè)計方法不同，VHDL設(shè)計是從系統(tǒng)的總體要求出發(fā)，采用自頂向下（ toptodown）的設(shè)計方法。其程序結(jié)構(gòu)特點是將一項工程 設(shè)計（或稱設(shè)計實體），分成外部（即端口）和內(nèi)部（即功能、算法）。在對一個設(shè)計實體定義了外部端口后，一旦內(nèi)部開發(fā)完成，其他的設(shè)計就可以直接調(diào)用這個實體。
本設(shè)計所用VHDL設(shè)計平臺是Altera的MAX+PlusⅡ EDA軟件。MAX+PlusⅡ界面友好，使用便捷；他支持VHDL，原理圖，V語言文本文件，以及波形與EDIF等格式的文件作為設(shè)計輸入；并支持這些文件的任意混合設(shè)計；具有門級仿真器，可以進行功能仿真和時序仿真，能夠產(chǎn)生精確地仿真結(jié)果；支持除APEX20K，APXⅡ，Mercury，Excalibur和Stratix系列之外的所有Altera FPGA/CPLD大規(guī)模
邏輯器件。設(shè)計中采用的FPGA器件是Altera的FLEX系列芯片F(xiàn)LEX 10K20。用MAX+PlusⅡ軟件進行VHDL設(shè)計的過程是：
(1)用Text Editor編寫VHDL程序。
(2)用Compiler編譯VHDL程序。
(3)用Waveform Editor，Simulater仿真驗證VHDL程序。
(4)用Timing Analyzer進行芯片的時序分析。
(5)用Floorplan Editor安排芯片管腳位置。
(6)用Programer下載程序至芯片F(xiàn)LEX10K20。
在實際的開發(fā)過程中，以上個步驟需反復(fù)進行，直至將既定的VHDL設(shè)計通過所有的測試為止。
