基于FPGA的信源编码实现

[摘? 要]信源编码的作用是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩，之二是将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源虽然多种多样，但无论是哪种类型的信源，信源符号之间总存在相关性和分布的不均匀性，使得信源存在冗余度。信源编码的目的就是要减少冗余，提高编码效率。 为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对信源输出的符号序列所施行的变换。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。 ?本设计使用Verilog语言设计信源编译码器（香农、哈夫曼），并通过Matlab构建香农和哈夫曼查找表。具体的实现方法是采用查表方式。设计主要包括：香农编译码查找表设计、哈夫曼编码查找表设计，FPGA逻辑实现，应用 ISE 11.1 开发平台以及 ModelSim 仿真软件，给出了仿真结果和综合电路图。 关键词：信源编码；香农编码；哈夫曼编码；FPGA 目? 录第一章 引言??? 41.1国内外在该方向上的研究现状??? 51.2 VERILOG 语言和系统开发平台简介??? 61.2.1 Verilog 硬件描述语言简介??? 61.2.2 ISE 11.1 开发系统??? 71.2.3 ModelSim 简介??? 81.3 本文工作内容??? 9第二章 信源编码介绍??? 102.1 信源编码的目的??? 102.2 离散无失真信源编码定理??? 102.3香农码??? 112.4 费诺码??? 122.5霍夫曼码??? 13第三章 信源编码实现设计??? 193.1香农编码查找表设计??? 193.2哈夫曼编码查找表设计??? 213.3 FPGA逻辑实现??? 233.3.1 编码查找表设计??? 233.3.2 查找表和编码状态机设计??? 253.3.3 译码模块设计??? 273.3.1 译码器查找表设计??? 28第四章? 编译码验证设计??? 294.1 编译码验证设计??? 294.2 编码性能总结??? 31第五章 结论和展望??? 33 本文工作内容 本设计使用Verilog语言设计香农(shannon)编译码器、霍夫曼(Huffman)编译码器，并且通过构建一个系统进行仿真。本文的主要工作内容分为三部分： 1.??? 介绍香农(shannon)编译码器，霍夫曼(Huffman)编译码器原理。 2.??? 编译码设计 （1）? 香农编码查找表设计 （2）?? 哈夫曼编码查找表设计 （3）?? FPGA编码设计实现 （4）?? FPGA译码设计实现 3.??? 译码验证设计。其主要设计内容有： （1）? 测试数据源模块设计 （2）?? 编码模块设计 （3）?? 译码模块设计 （4）?? 比较器模块设计