分组纠错编码盲识别的实现技术研究

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在数字通信系统中,信息在实际传输过程中会受到外界各种因素的干扰,这些干扰容易造成传输信息的不稳定、不可靠。信道编码技术的出现在很大程度上解决了信息在传输途中,因遇到不良影响而产生的信号失真问题。随着数字通信技术的发展,在许多领域需要人们能够根据少量编码后的码字序列,通过采用一定的分析判别方法识别出编码序列的编码结构特征,进而获取有效的编码信息,这种技术即是信道编码盲识别技术。对分组纠错编码而言,其中线性分组码在实际通信中应用较为广泛,因而人们主要研究有关线性分组码的盲识别问题,而且研究成果多集中在有关识别方法的理论分析和软件仿真方面,基于硬件实现技术的研究并不多。当前,信道编码盲识别技术在许多通信领域都有重要应用,尤其在信息对抗领域中具有重要的价值。因此,研究分组纠错编码盲识别的硬件实现技术具有重要的现实意义。对分组码的编码结构特征进行识别分析即是研究分组码中各码元之间的约束关系。基于稀疏分解的思想,将码元间的约束关系通过统一的关系式进行表示,关系式中包含的编码约束关系矢量即是稀疏矢量,进而将分组码的盲识别问题转化为稀疏矢量的重建问题。正交匹配追踪算法是基于稀疏分解理论的一种重要的信号重建算法,理论证明当观测样点数满足一定的条件时,利用正交匹配追踪算法能够高效地重建稀疏矢量。FPGA具有高速处理数据的能力,能够用于并行计算,对解决涉及矩阵的运算有独特的优势。文章内容主要分四部分:第一部分重点介绍线性分组码的特点、性质及其盲识别理论,并给出了一种特殊线性分组码的盲识别方案,通过分析仿真结果验证方案的可行性。第二部分主要提出了基于正交匹配追踪算法的线性分组码盲识别的方法,并利用正交匹配追踪算法识别关键参数,为硬件实现技术研究提供理论基础。第三部分详细介绍了利用Verilog硬件描述语言设计正交匹配追踪算法中涉及的重要运算模块的过程,其中包括并行乘法器模块及矩阵求逆运算模块的设计,并借助Modelsim SE6.5软件给出了相关仿真结果且进行了分析。第四部分重点阐述基于Altera公司Stratix II系列的FPGA芯片EP2S60F1020的硬件平台的设计,并详细介绍了通过USB接口实现FPGA与PC机之间通信的编程设计,最后利用设计的FPGA硬件平台对线性分组码进行识别分析,并通过USB接口将识别结果发送至PC机验证方法的可行性与正确性。
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