Xilinx FPGA实现CCSDS标准Turbo译码器设计与FPGA优化

本文主要探讨了在深空通信领域中CCSDS（ Consultative Committee for Space Data Systems）推荐的Turbo码的应用，特别关注的是基于Xilinx FPGA（Field-Programmable Gate Array）的实现。作者孙文飞和林雪红，以及共同作者林家儒，他们在北京邮电大学信息与通信工程学院的研究团队，聚焦于信号与信息处理这一关键领域。 Turbo码以其高效的纠错能力和广泛应用于卫星通信、无线通信等场景而闻名。文章首先对CCSDS标准的1/6速率Turbo码进行了深入研究，这种码率适合于对传输效率和可靠性有高要求的太空通信环境。编码和解码结构是研究的核心，作者分析了包括经典算法在内的多种译码策略，如并行、串行和“模算法”等，比较了它们的性能和复杂度。模算法在此文中被选为重点研究，它因其较低的复杂度和较好的性能而受到重视。 在硬件实现方面，作者选择了Xilinx Virtex-6系列的FPGA平台来构建 Turbo译码器。他们采用了前后向解码技术，这种方法能够有效地减少译码时延，提高了系统实时性。此外，为了优化硬件资源利用，他们设计了Double-Buffer架构，这种架构通过预先加载数据缓冲区，减少了硬件之间的数据交换，从而节省了宝贵的芯片资源。 关键词“信号与信息处理”强调了研究的理论基础，“CCSDS”表明了标准规范的遵循，“FPGA”则明确了硬件实施的技术路径，而“Turbo码”和“模算法”则直接指出了核心研究内容。中图分类号TN929.515则标明了该研究在信息处理领域的具体分类。 这篇文章不仅提供了关于CCSDS标准Turbo码的理论分析，还展示了如何通过Xilinx FPGA进行高效和资源优化的硬件实现，对于从事深空通信或者信号处理领域的人来说，具有很高的参考价值。