卷积码译码算法的研究与FPGA实现

"卷积码的译码算法研究" 卷积码是数字通信领域中一种重要的信道编码技术，由P.Elias首次提出后，历经多年发展，仍然在现代通信系统中占据着核心地位。卷积码以其独特的特性，如良好的纠错能力、较低的实现复杂度，成为无线通信系统中保证数据、声音、图像等高质量多媒体传输的关键技术之一。 本篇硕士论文详细探讨了卷积码的译码算法，特别是针对卷积码的基础理论和应用进行了深入研究。首先，论文概述了数字通信系统的基本架构，强调了信道编码在其中扮演的重要角色，而卷积码作为经典码型，其作用不容忽视。接着，论文详细介绍了卷积码的基本原理，包括编码结构和生成函数，以及在各种信道条件下的表现。 重点聚焦于BCJR（Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv）译码算法，这是一种基于最大后验概率（MAP）的高效译码策略。BCJR算法利用了前向-后向算法，能够对信道输出序列进行概率评估，从而提高解码的准确性。同时，论文还对比分析了Max-log-MAP和MAP译码算法，通过误码性能仿真展示了它们在不同条件下的性能差异。 此外，论文还特别讨论了卷积码（1，15/13）的Max-log-MAP译码器在FPGA（Field-Programmable Gate Array）上的实现。这里，采用了滑动窗口机制，预热窗和运算窗相结合，以提供更可靠的初始后向递推值，同时减少译码延迟并提升正确性。在存储管理上，通过四个RAM单元轮流读写、分时复用的方式，实现了硬件资源的有效利用。 论文的最后部分，作者初步探索了和积算法（Sum-Product Algorithm，SPA）在卷积码中的应用。SPA是另一种强大的迭代解码算法，适用于低密度 parity-check (LDPC) 码和涡轮码等。论文构建了迭代SPA译码和递推SPA译码模型，并对具有两个或多个移位寄存器的卷积码进行了仿真分析，以验证其在不同码型下的性能。 关键词：卷积码，BCJR译码，Max-log-MAP译码，和积算法，FPGA实现，迭代解码，递推解码，无线通信系统 这篇论文的研究不仅深化了我们对卷积码译码算法的理解，也为实际通信系统中的卷积码实现提供了有价值的参考，特别是在优化硬件资源利用和提高解码效率方面。