硬判决与软判决译码比较：BPSK在Viterbi译码下的FPGA实现

在Cisco Secure ACS 5.2安装、配置和使用的文档中，第三章详细探讨了维特比译码算法，这是一种用于在数字通信系统中找到最大似然路径的高效算法。在编码过程中，硬判决译码和软判决译码是两种常见的解码策略。 硬判决译码，如其名所示，是一种直接的决策过程。解调器根据预设的判决阈值，对接收到的信号波形进行判断，将其转化为0或1。这种方法简单直接，但可能牺牲部分信道信息，导致性能受限。相比之下，软判决译码则更为精确。它不进行二进制判决，而是将解调器输出的信号保持为连续的模拟量或多级量化后的数据，这些“软信息”包含了更丰富的信道信息。软判决译码采用“软距离”，如欧几里得距离，而非汉明距离来衡量路径，这使得算法在处理时需要额外的处理步骤以相加和比较，增加了计算复杂度，但通常能带来约2dB的性能提升。 在基于BPSK调制的数字通信系统中，信道噪声会影响信号传输。硬判决译码在信噪比较低时可能表现不佳，而软判决译码利用信道统计特性，能更好地适应复杂的环境，减少误码概率。卷积码，作为一种常用的纠错码，因其性能优势在数传系统（如卫星通信和移动通信）中被广泛应用。 本文主要研究了卷积码编码和维特比译码，特别是其在FPGA（现场可编程门阵列）平台上的实现。维特比算法在此场景下展现出了高效的译码能力，特别是在编码约束度较小或误码率要求不高的情况下。论文深入讨论了交织和解交织技术如何增强纠错效果，以及如何在FPGA资源和 Quartus II软件环境中设计并优化并行Viterbi译码器。通过对不同译码策略（硬判决和软判决）的仿真，论文验证了设计的可靠性，证明了该译码器在高速数据传输中表现出色。 关键词：数字通信，卷积码，维特比算法，交织与解交织，现场可编程门阵列。通过这一系列研究，作者实现了基于FPGA的卷积码译码器，成功提升了通信系统的可靠性和性能。