FPGA实现的高速DSC译码器：优化算法与资源利用

本文主要探讨了基于FPGA的高效分布式源编码(DSC)高速译码器的设计与实现。首先，文章介绍了DSC编码的优势，尤其是在编码复杂性和系统整体复杂度分配上的优势，特别指出LDPC码由于其灵活性、低差错率和快速译码等特点，是实现DSC译码器的理想选择，尤其是非规则LDPC码，因其译码性能接近Shannon极限。 设计的核心在于采用归一化最小和(NMS)算法，这是一个适合FPGA实现的策略，通过选择适当的归一化因子，将复杂的乘法运算转换为移位和加法运算，显著降低了硬件需求。在高斯白噪声信道环境下，通过仿真优化了译码算法，确定了最佳的译码迭代次数，同时结合Xilinx XC7VX485T FPGA的资源情况，确定了量化位数。这种设计策略旨在平衡译码效率、译码复杂度和资源利用，实现了高性能和低功耗的特性。 在具体实现方面，本文提出了一种部分并行的DSC译码器，它能够在保持高速度的同时，有效地利用FPGA资源。该译码器具有反馈信道，可以将译码结果实时回馈至编码端，但对实时性有较高要求，这也是工程应用中的挑战之一。在算法选择上，尽管Log-BP和BP-Based算法也有一定的应用，但NMS算法因其更优的性能和更容易的FPGA实现而被广泛采纳。 最终，设计的DSC译码器在Xilinx XC7VX485T芯片上达到了显著的吞吐率，高达197 Mb/s，证明了其在实际应用中的高效性和实用性。本文的研究成果对于推动基于FPGA的DSC技术在通信系统中的应用具有重要的理论和实践价值。