FPGA上优化的卷积编译码器设计：速度提升与资源效率改善

在EDA/PLD领域，针对传统维特比译码器存在的复杂性高、速度慢和资源消耗大的问题，本文探讨了一种创新的FPGA实现方案。该方案设计了一种路径存储与译码输出并行工作的卷积编解码器，其特点是能够同步存储路径矢量和状态矢量，利用FPGA特有的灵活性和并行处理能力。通过在Xilinx ISE 9.2i工具中进行仿真验证，该设计确保了译码结果的准确性，显著提高了译码速度，并降低了译码器的复杂度。 卷积码的历史可以追溯到1955年Elias的开创性工作，随后Wozencraft在1957年提出了序列译码，而Massey在1963年的门限译码方法虽然性能略逊，但因其实用性推动了卷积码的实际应用。1967年，Viterbi的贡献在于提出了最大似然译码法，即著名的维特比算法，以其高效、快速和简洁的译码结构，成为现代通信中的标准技术。 本文的焦点在于基于Xilinx FPGA的卷积编码器和维特比译码器设计，作者特别关注于幸存路径存储与译码输出判决部分的优化，旨在简化译码器结构。编码过程中，卷积码利用有限状态机模型，k个输入位经过m级移位寄存器，生成n个输出位，实现了强大的纠错能力，适合应对各种通信环境下的错误校正需求。 本文研究的FPGA实现的卷积编解码器解决方案为通信系统提供了一种高效、低复杂度的解决方案，对于实际应用中的软件无线电通信系统具有重要意义，尤其是在资源受限的嵌入式系统中。通过这种技术，我们可以期待在通信系统设计中看到更好的性能提升和资源利用率。