基于FPGA的汉明距离电路设计

 

　　随着数字化的发展，数字集成电路也得到了广泛应用。20世纪80年代中期，Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型CPLD和与标准门阵列类似的FPGA，它们都具有体系结构和逻辑单元比较灵活、集成度高以及适用范围广等特点。同时，这两种器件也兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路编程同时也很灵活。

　　汉明距离在信息论中的定义是两个等长字符串之间的汉明距离，也就是两个字符串对应位置的不同字符的个数。例如：*1011101与1001 001之间的汉明距离就是2;*2143896与2233796之间的汉明距离为3;*“toned”与“roses”之间的汉明距离为3。

　　在通信中，累计定长二进制字中发生翻转的错误数据位通常也被称为信号距离。事实上，汉明重量分析在包括信息论、编码理论、密码学等领域都有应用。

　　1 硬件设计

　　在扩频通信和数字突发通信系统中，接收机进行的数字相关检测或独特码检测，实际上就是本地一组确定序列的一位二进制数，接收机将接收到的数据连续不断的送入N位移位寄存器中，这样，任一瞬间移位寄存器中的内容即为一串二进制码，移位寄存器的输出作为ROM的地址输入，这样，经查找表运算后，ROM就可输出所需的数据，并将所得数据送入汉明计算电路以得到汉明距离，再经过门限判决输入的汉明距离。其汉明距离的计算电路框图如图1所示。

　　

 

　　1.1 8位并入串出移位寄存器

　　图2是本系统中的并入串出移位寄存器电路图。图2中，当移位/置入控制端(

)为低时，并行数据(A—H)被置入寄存器;而当

为高电平时，并行置数功能被禁止。当CLK和CLK INK有一个为低电平且

为高电平时，另一个时钟则可以输入;当CLK和CLK INK有一个为高电平时，另一个时钟被禁止：而只有在CLK为高电平时，CLK INK才可变为高电平。

 

　　

 

　　1.2 ROM查找表的设计

　　用FPGA设计汉明距离电路的另一个关键是存储器ROM，图3所示是一个lpm_rom的器件图。设计时，移位寄存器的输出作为ROM的地址输入，这样，经查找表运算后，ROM就可以输出所需的汉明数据。