eetop.cn_基于FPGA实现Viterbi译码器IPCore的技术研究

### 基于FPGA实现Viterbi译码器IPCore的技术研究 #### 摘要与背景 本文探讨了一种新型的基于FPGA(Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列)技术实现Viterbi译码器的方法。Viterbi译码器是一种用于解码卷积编码的有效算法，广泛应用于各种通信系统中，如数字传输系统、卫星通信系统以及第三代移动通信系统等。为了提高通信系统的可靠性，采用有效的纠错码至关重要。其中，卷积码因其优异的性能而被广泛采用，而Viterbi译码则是对卷积码进行解码的一种高效方式。 随着半导体制造工艺的进步，尤其是VLSI(Very Large Scale Integration, 超大规模集成)技术的发展，使得单个芯片可以集成数百万个晶体管，极大地扩展了FPGA的功能。FPGA因其高频率、快速度以及并行处理能力等优势，成为实现高速实时Viterbi译码器的理想平台。 #### 译码器的总体结构 文章首先概述了设计的Viterbi译码器的整体架构，并详细介绍了各个关键模块的设计思想。 1. **状态生成模块**：该模块负责根据给定的生成多项式和约束条件生成不同的状态。每个时钟周期内，模块会生成两个当前状态及其关联的后续状态，这些状态按照二进制网格结构排列。这些状态不仅作为后续译码过程中的地址使用，同时也是生成分支码字的基础。 2. **状态度量模块**：这一模块接收来自状态生成模块的分支码字和输入的待译码信息，通过计算得出状态的度量值。度量值随后传递给后继的加-比-选单元作为其中一个加数。状态度量模块的设计因硬判决译码器和软判决译码器的不同而有所区别。硬判决译码器中，该模块的实现相对简单，只需对待译码信息和分支码字的各位进行模2加法运算即可；而对于软判决译码器，则可以通过查表的方式实现，即将比特度量表存入存储器，根据输入的待译码信息查找相应的度量值。 #### 设计的关键特点 1. **提高译码速度**：通过充分利用FPGA的特性，该设计能够显著提升Viterbi译码器的译码速度。 2. **减小译码延时**：采用了创新的UN8X方法来优化路径存储和输出模块，从而有效地减小了译码过程中的延迟。 3. **增强通用性**：设计中考虑到了不同应用场景的需求，使得Viterbi译码器具有较高的通用性，适用于多种通信系统。 4. **使用超前进位加法器**：为了进一步提高处理速度，设计中引入了超前进位加法器。 #### 结论 基于FPGA实现Viterbi译码器的技术方案为提高通信系统的可靠性提供了一个有力的工具。通过优化设计，不仅能有效提升译码速度，还能减小译码延时，确保通信的高效性和准确性。此外，这种方法还具备良好的通用性，能够适应不同的应用需求，为未来通信技术的发展提供了新的可能性。 通过上述分析可以看出，本文介绍的技术研究对于理解和实现高效的Viterbi译码器具有重要的参考价值。随着FPGA技术的不断发展和完善，相信这一领域的研究将会取得更多突破性的进展。