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1、基于CPLD的BCH码编-译码器的设计与实现2010年9月西安邮电学院Sept.2010第15卷第5期JOURNALOFXI'ANUNIVERSITYOFIK~I'SANDTELECi)MMUNICATIONSVo1.15No.5基于CPLD的BCH码编/译码器的设计与实现张高记,罗朝霞2(1.西安邮电学院通信与信息工程学院,陕西西安710121;2.西安邮电学院电子工程学院,陕西西安710121)摘要:为提高BCH编僻码器系统性能,使硬件设计更具灵活性,提出了一种基于CPLD的BCH编/译码器实现方法.通过设计BCH(57,44,6)编/译码器
2、,对BCH码的构造方法,BCH编僭码器进行了研究.论述了一种基于复杂可编程逻辑器件,采用模块化设计思想,利用VHDL硬件描述语言实现BCH编僻码器的方法;在QuartusII软件环境下给出了BCH(57,44,6)编/译码器的仿真结果,并在CPLD器件上验证实现.仿真和实验都证明了这种方法的可行性和正确性.关键词:CPLD;VHDL;BCH码;编码器;Meggitt译码器中图分类号:TN919.3文献标识码:A文章编号:1007—3264(2010)05—0030—040引言BCH(Bose—Chaudhuri—Hocquenghem)码是一类特
3、别适用于随机差错校正的循环校验码,也是最重要且最有效的线性分组码之一,由Bose,Chaudhuri和Hocquenghem在1950年～1960年问提出l1J.BCH码具有严格的代数结构,能灵活地选择码参数,如分组长度和码率,所以是到目前为止研究得最为详尽,应用最为广泛的一类码【2J.BCH编/泽码器可通过硬件或软件实现.软件实现方法特另lI适合计算机通信网等场合,可以直接利用网中的计算机进行编码和译码,不需要另加专用设备,但软件实现速度较慢;硬件实现方法速度较高,比软件实现可快几个数量级,适合于对实时性要求较高的语音,视频等数字通信系统J.传
4、统硬件实现方法,主要采用传统数字逻辑电路设计来实现,即通过大规模集成电路来实现,这种设计方法存在结构复杂,体积大,集成度低,稳定性不高等缺点,而基于CPLD的硬件设计方法,正好可以克服这些缺点,使电路设计更具灵活性和便捷性,便于实现系统的小型化,集成化.文中以BCH(57,44,6)码为例研究了基于CPLD的BCH编/泽码器的设计方法,选用Altera公司的可编程逻辑器件EP1CAQ240C8,在QuartusⅡ开发环境下,实现BCH编/译码器.BCH编码器原理及实现1.1BCH(57,44,6)编码器的原理BCH码的结构完全建立在有限域的基础上
5、,可以用近世代数的方法精确描述【.(57,44,6)BCH码是一个系统循环码,其产生的具体步骤为:(1)将信息多项式inf(z)预乘Xn;(2)将inf(z)除以g(z),得余式r(x);(3)系统循环码的码多项式为c(z):inf(1z)z一+r(z)的形式【5l.由上述(57,44,6)BCH码的产生过程可以看出:构造一个(57,44,6)BCH码的关键是要找出该码的生成多项式g(z).当码长及纠错能力给定后可以这样来构造生成多项式:因为(57,44,6)BCH代码是以二元扩域GF(2)N--元域GF(2)的变换为基础的,故首先应找到一个6次
6、的本原多项式P(z):+z十1,产生一个GF(2)扩域;然后在GF(2)上找一个本原元,利用本原多项式P(z)的根计算2￡个连续幂次根a,a,a'=口所对应的GF(2)域上的最小多项式ml(z)=,27+1,m2(z)=.+,27+1,m2￡(z)z.+z+./7+z十1,这收稿日期:2010—07一l5作者简介:张高记(1968一),男,陕西礼泉人,西安邮电学院通信与信息工程学院工程师.第5期张高记,等:基于CPLD的BCH码编/译码器的设计与实现?31?里t为BCH代码能纠正差错的个数,(57,44,6)BCH码可纠两个错误,即t=2;最后计
7、算这些最小多项式的最小公倍式LCM(LeastCommonMultiple),得到生成多项式g(.z):g(z)=LCM[771(z),2(),2(z)]=z134-.;1712+lzll+X10+z9+8+3;6+z3+z+1利用该生成多项式,就可构造(57,44,6)BCH循环码编码器.(57,44,6)BCH循环码编码器的电路结构如图116]所示.当开关A和B闭合,C打开时,编码器接收输入信息位,并且直接将其变换成编码输出码元,同时将输入信息位送给递归移位寄存器组用来计算余式r(X);当信息位数据都被处理完之后,开关A和B打开,C闭合,余数
8、依次移位输出,形成编码器输出.图1(57.44.6)BCH码的编码器电路结构图1.2(57,44,6)BCH码编码器的CPLD实现采用模
