OFDM基带系统接收器中的高速Viterbi译码器FPGA实现

"该文档是一篇2011年的自然科学论文，主要讨论了在OFDM基带系统接收器中实现高性能Viterbi译码器的方法。研究者提出了一种新的高速Viterbi译码器结构，该结构采用全并行设计以提高速度，并通过使用矢量差的“1范数”代替传统的欧氏距离来降低硬件成本。此外，他们还解决了一个关键问题，即PMU单元的数据溢出，通过改进的归一化管理方法有效处理。为了减少延迟，他们采用了分块循环回溯算法。该译码器使用Verilog语言实现，并且在实际测试中，它在有限的资源下达到了快速的解码速度，符合IEEE802.11a标准，具有较高的实用价值。" 本文主要知识点如下： 1. **OFDM技术**：正交频分复用(OFDM)是一种广泛应用于无线通信的多载波调制技术，特别是在高速无线局域网（如IEEE802.11a）中。它通过将数据分割并分配到多个正交子载波上进行传输，能有效对抗多径衰落和频率选择性衰落。 2. **IEEE802.11a标准**：这是一个基于OFDM的高速无线局域网标准，其目标是提供高达54Mbps的数据传输速率。该标准使用卷积编码作为错误控制机制，以提高数据传输的可靠性。 3. **Viterbi译码器**：Viterbi译码器是用于解码卷积码的一种高效算法，通过找到最有可能生成接收到的序列的编码路径来恢复原始信息。在OFDM系统中，Viterbi译码器是接收端的关键组件，用于纠正传输过程中的错误。 4. **全并行结构**：文中提出的Viterbi译码器采用全并行结构，旨在显著提高解码速度，这对于实时通信系统至关重要。 5. **1范数距离**：传统上，Viterbi译码通常使用欧氏距离进行判决，但该论文提出使用矢量差的“1范数”作为软判决距离，这可以简化硬件设计，降低硬件复杂性和成本。 6. **数据溢出处理**：通过改进的归一化管理，研究者解决了PMU单元（可能是处理乘法和加法操作的单元）的数据溢出问题，确保了系统的稳定性。 7. **分块循环回溯算法**：这种算法被用来减少译码过程中的延迟，通过限制回溯范围，可以在保持解码性能的同时，降低系统的延时。 8. **Verilog实现**：Viterbi译码器的逻辑设计使用Verilog硬件描述语言实现，这是一种广泛用于数字电路设计的语言，能够直接映射到FPGA（现场可编程门阵列）上。 9. **FPGA实现**：FPGA是一种可重构的硬件平台，允许灵活的设计和快速原型验证。文中提到的Viterbi译码器在FPGA上的实现意味着它可以快速适应不同的系统需求，并且具有较高的灵活性和可扩展性。 通过这些技术，该论文提出的Viterbi译码器在资源效率和性能之间找到了一个平衡点，为OFDM基带系统提供了高效且实用的错误校正方案。