LTE采用下行正交频分多址（OFDM、上行单载波频分多址（SC-FDMA）的方式。OFDM是LTE系统的主要特点，其基本思想是把高速数据流分散到多个正交的子载波上传输，从而使子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，因而对时延扩展有较强的抵抗力，减小了符号间干扰的影响。在OFDM系统中，为了获得正确无误的数据传输，需要采用差错控制编码技术。卷积编码和Viterbi译码就是一种有效的前向纠错方法，它具有一定的克服突发错误的能力。LTE中采用Viterbi和Turbo加速器实现前向纠错。
1 Viterbi算法简介
Viterbi译码算法是由Viterbi于1967年提出的降低计算
Viterbi译码是一种在通信和数字信号处理领域广泛应用的前向纠错编码技术，尤其在无线通信系统如LTE（长期演进）中扮演着至关重要的角色。LTE系统利用OFDM（正交频分复用）技术来提高数据传输速率，但同时也需要有效的差错控制策略以确保数据的准确接收。Viterbi译码与卷积编码结合，能够有效地纠正突发错误，增强系统抵抗信道噪声和干扰的能力。
Viterbi算法的基本原理是基于最大似然序列检测，通过计算不同路径与接收序列之间的距离或似然度，选择最有可能产生的路径作为正确的数据序列。算法的核心在于存储和更新路径度量，以及选择最优路径。在FPGA（现场可编程门阵列）中实现Viterbi译码，通常包括以下几个关键步骤：
1. **分支度量计算**（Branch Metric Calculation, BMC）：根据接收的符号计算每个状态的分支度量，这个度量反映了从当前状态转移到下一个状态的错误概率。对于软判决Viterbi译码，通常会使用量化值来表示接收信号的强度，然后计算两个相邻状态之间的差异。
2. **加比选**（Add-Compare-Select, ACS）：将当前状态的分支度量与存储的幸存路径度量相加，选取具有最大路径度量的路径作为新的幸存路径。这个过程涉及到对路径度量的更新和比较，以确定最可能的序列。
3. **幸存路径存储器**（Survivor Path Memory, SSM）：保存每个状态的最优路径信息，即在计算过程中保留下来的路径。这一步骤是Viterbi译码器的关键部分，因为需要跟踪并存储多条可能的路径，直到找到最佳路径。
4. **输出判决**（Output Decision, OD）：在完成所有状态的处理后，根据幸存路径回溯，得出最终的解码数据。这个过程涉及从幸存路径中找出最长的无误差段，以确定正确的数据序列。
在FPGA实现Viterbi译码器时，由于其硬件并行性和实时处理能力，可以高效地处理大量并行分支和状态转换。设计通常需要考虑到资源利用率、速度和功耗等因素。例如，对于（2，1，2）卷积码和特定的回溯深度，需要合理分配存储器资源以存储路径度量和状态信息，并且需要优化计算流程以减少延迟。
Viterbi译码在FPGA中的实现是一项复杂的工程任务，需要深入了解通信系统、数字信号处理理论以及FPGA的硬件设计。通过精细的优化和设计，Viterbi译码器能够在满足性能要求的同时，达到高效和低功耗的目标。在LTE等现代通信系统中，这种高效的前向纠错技术是保障数据可靠传输不可或缺的一部分。
