FPGA实现的删除卷积码Viterbi软判决译码器优化设计

"这篇论文是关于基于FPGA的删除卷积码Viterbi软判决译码器的研究，发表于2004年。研究中，作者熊磊、姚冬苹、谈振辉和牟丹来自北京交通大学电子信息工程学院。他们提出了一种新的设计方案，通过FPGA实现了软判决译码器，提高了工作速度、增强了可靠性并减少了功耗。关键创新点包括采用‘ACS全复用结构’和使用路径的相对量度，降低了译码器的复杂度，使得单片FPGA即可完成删除卷积码的Viterbi软判决译码。此外，他们还对比分析了不同软判决的距离度量计算方法，发现1范数和相关值作为度量标准优于欧氏距离，仿真结果显示设计的译码器性能优异，与理论边界值相差仅0.2～0.4dB。" 这篇论文详细探讨了如何利用FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）来实现一种高效的Viterbi软判决译码器，特别是针对删除卷积码（Punctured Convolutional Codes）。Viterbi译码是一种广泛应用的前向错误校验技术，用于纠正传输过程中出现的错误。在传统的Viterbi译码器中，通常采用硬判决，即直接根据接收信号的幅度判断二进制位，而在软判决译码中，还会考虑信号的信噪比信息，从而提供更高的纠错能力。 论文提出的ACS全复用结构是译码器设计的一个创新点，它优化了硬件资源的使用，提升了译码效率。同时，通过引入相对量度替代绝对量度，不仅降低了计算复杂度，还减小了硬件需求，使得整个系统能在单片FPGA上实现。这一改进对于提高译码速度和降低功耗至关重要，特别是在通信系统中，这些因素直接影响系统的整体性能和能效。 此外，论文还涉及到了软判决的距离度量选择问题。通常，Viterbi算法中的距离度量是衡量候选路径与当前最优路径之间差异的关键。作者通过比较1范数、相关值和欧氏距离等不同计算方法，认为1范数和相关值在衡量软信息时更为有效，这有助于进一步优化译码过程，提升解码精度。 最后，通过仿真测试，论文证实了所设计的软判决Viterbi译码器具有出色的性能，其实际表现与理论预期非常接近，性能损失在0.2～0.4dB之间，这在实际应用中是非常可接受的范围。 关键词：删除卷积码，Viterbi译码，软判决，现场可编程门阵列。该研究对于理解FPGA在高效译码器设计中的应用，以及优化通信系统性能具有重要意义。