基于FPGA的准循环LDPC码低时延译码器设计

针对准循环低密度奇偶校验码(LDPC码),提出一种基于FPGA的低延时译码器硬件实现结构. 该译码器基于最小和译码算法,充分利用FPGA的RAM存储结构及流水线运算方式提高译码吞吐量,降低译码时延. 该结构适用于大部分准循环LDPC码,且译码迭代一次只需约2倍缩放因子大小的时钟数量. 与非流水线译码结构相比,在不增加资源占有率的情况下,译码时延降低到原来的1/7.      

基于EG LDPC码的快速译码器的FPGA设计与实现

针对Euclidean Geometry(EG)-LDPC码码字的循环特性以及FWBF(fast weighted bit flipping)算法的算法结构设计高速LDPC译码器。具体实现方法如下:首先通过对RAM进行合理的划分,赋给不同的RAM相应的规则号和初始地址值保证数据的无冲突存取,然后通过向量化操作实现运算数据的高速存取。此外,校验式品质计算模块通过引入一种新型的树形搜索电路来降低该模块的功耗和延迟。最后,对EG255码采用5路并行模式,在Cyclone III EP3C120F780C7芯片上实现,信息吞吐量可达75.98Mbs,占用芯片逻辑资源不超过23%,RAM资源不超过4%。     

多级滤波算法的ASIC实现

提出红外图像小目标检测多级滤波算法的一种ASIC体系结构实现方案.该结构有三个数据通道,分别级连不同数量的1×3基本滤波模板;每路数据通道采用流水线结构,其中乘法电路由移位相加电路构成以提高运算速度;采用定点运算,计算精度为8位二进制小数,可处理位宽为8~16位的数据,吞吐量5 M pixel/s~10 M pixel/s,支持128×128,256×256,320×240三种帧格式的图像滤波.设计采用SMIC 0.35μm工艺,芯片面积为3.2 mm×2.7 mm,芯片内部工作频率为50 MHz.芯片滤波实现方式相对软件实现的方式,最大绝对误差0.483 3,可满足实际精度的要求.该芯片可以用于同时检测大小不同小红外小目标.     

一种引入互斥关系的功能单元分配算法

为使条件分支数据通道中功能单元的分配结果得到进一步优化,在数据流图操作相容性分析中引入操作间互斥关系,并构建基于图论的分配模型.使用团划分算法在该模型上进行功能单元分配,同时提出一种针对功能单元分配问题的团划分启发式方法.不仅提高了团划分算法求解功能单元分配问题的计算结果一致性,而且使算法的收敛速度得以提高.根据实验结果,该算法得到的数据通道中所需功能单元平均减少了41%,同时执行速度加快了50%.     

一种基于FPGA的低功耗、容错状态机设计方法

针对FPGA(Field Programmable Gate Array)在航空航天领域应用面临的可靠性和功耗问题,提出了一种适于FPGA实现的低功耗、容错有限状态机设计方法.该方法与传统FPGA中实现状态机占用布线资源、查找表、寄存器等资源的思想不同,它将状态机映射到FPGA内嵌块RAM,同时采用两块RAM构成双模冗余结构,通过比较两块RAM输出数据的一致性确定RAM中数据出错的情况,并结合奇偶校验进行检错与纠错.实验结果表明:与经典的三模冗余方法相比,该方法有更低的功耗和更高的可靠性,并能对一位错误实现在线纠错.     

无线Mesh网络中基于协同调度的流媒体传输控制的研究

在分析了无线Mesh网络(WMN)结构特点和传统动态源路由算法(DSR)的基础上,针对流媒体传输特点提出了视频子流的质量评估模型,通过此模型确立一种新型协同资源调度策略.大量仿真结果表明,基于该策略的DSR路由比DSR路由算法具有更好的平均传输速率和网络吞吐量.     

一种基于IWOLA的脉冲星消色散数字终端设计

在基于FPGA的脉冲星消色散数字终端中,为了解决片内高速RAM资源的系统设计瓶颈,提出了一种基于IWOLA算法的多相滤波器组(PFB),并基于该算法构建了一种针对宽带实输入信号的脉冲星消色散数字终端.该数字终端通过约简多子带进行处理.理论分析结果表明,该数字终端节省了系统对高速RAM和后续信号处理单元的需求,在保证时间分辨率的前提下提高了频率分辨率.另外,该数字终端计算效率高,且克服了基于PDFT算法的系统设计缺陷.当脉冲星消色散终端中FFT模块的长度为8 192时,基于IWOLA算法的脉冲星消色散数字终端最大节省了25%的BRAM资源.仿真实验结果表明,该系统的性能满足设计要求.     

一种使用对偶分解的OFDM下行无线资源分配算法

为OFDM下行系统提出一种基于对偶分解理论的无线资源分配算法.该算法在保证各用户最小平均数据速率要求的情况下,最大化系统的总吞吐量.算法采用了以用户为中心的分解方法,将资源分配问题分解为一个主问题和若干子问题,并基于此构建出一种全新的分布式结构进行资源分配.在该结构中,用户参与子问题的求解,从而显著的降低了计算复杂度和反馈开销.计算机仿真结果表明,在各种无线环境中,该算法均以很低的反馈开销提供了很高的系统吞吐量.     

可并行存取的共享RAM设计方案

给出一种有广泛适应性的可并行存取的共享RAM设计方案.该方案由数据的无冲突存取存放方法及处理机(或处理单元)与共享RAM之间的互联网络结构两部分组成.详细分析和论证了该方法和该网络的主要特点和性能.并说明了该方案的实现方法与其他方案相比较的优点.     

负载平衡交换机QoS性能分析

研究一种两级结构的负载平衡交换机(Load-balanced switch),该交换机的每一级都采用一种时序固定的连接方式,具有良好的扩展性,同时也可以提供100%吞吐量保证。本文分析了负载平衡交换机在多优先级负载输入下,采用抢占(Preem ptive)方式的优先级策略时的吞吐量和平均时延,计算机仿真结果表明理论分析是正确的。     

高效低复杂度的QC-LDPC码全并行分层结构译码器

针对传统的部分并行结构低密度奇偶校验码(low-density parity-check codes,LDPC)译码器在保证较高吞吐量的同时,存在消耗硬件资源较大、迭代译码收敛速度较慢等问题,提出一种高效低复杂度的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check,QC-LDPC)码全并行分层结构译码器.这种改进的译码器结构可有效降低存储资源消耗,并克服并行处理所导致的访问冲突等问题.设计中,后验概率信息和信道初始化信息共用一个存储模块,降低了一半存储空间的占用.各个分层之间采用相对偏移的方式,实现了分层的全并行更新,提高了译码吞吐量.分层最小和译码算法(layered min-sum decoding algorithm,LMSDA)加速了译码迭代的收敛,进一步提高了吞吐量.经ISE 14.2软件仿真及Virtex7系列开发板验证的结果表明,当译码器工作频率为302.7 MHz、迭代次数为10的情况下,吞吐量可达473.2 Mbit/s,存储资源消耗仅为传统部分并行结构译码器的1/4.     

车载无线网络中基于冲突估计的多信道选择策略

通过分析IEEE 802.11p/1609的信道切换与数据传输机制, 采用Markov链和连续空闲时隙结合的方法, 给出了信道中各种不同类型业务的业务量与冲突概率的关系, 并提出了一种信道选择方法, 选出最佳的接入信道, 以平衡各信道中的业务量, 解决了原协议中无信道选择策略可能带来的信道拥塞问题. 仿真结果表明, 采用本文的信道选择策略, 可有效提高站点的平均吞吐率.     

IEEE 802.11n系统最优包长和聚合个数调节算法

为了在非理想信道和给定时延约束下提高IEEE 802.11n系统的吞吐量,推导了有传输差错条件下采用聚合后一次成功发送的平均数据量;将该数据量代入描述理想信道DCF系统的Markov模型的饱和吞吐量表达式,得到非理想信道下DCF系统的饱和吞吐量计算式;分析DCF机制下采用数据包聚合方案的平均时延及各退避阶的平均时延,将业务的时延约束转化为对平均时延的限制;在平均时延限制下,提出一种根据信道状态和所得计算式动态调节包长和聚合个数的算法,使系统的饱和吞吐量最大.仿真结果证实采用最优数据包长和聚合个数调节算法的系统饱和吞吐量明显高于用固定包长和聚合个数的方案.     

用于移动多媒体通信的双重自适应Turbo编码调制技术

给出了一种应用于移动多媒体通信的跨层的双重自适应编码调制技术.该技术采用Turbo码,并同时自适应于时变的信道特征和不同媒体业务的服务质量(QoS),以充分提高系统的平均吞吐量.首先给出经优化设计的实用信道自适应Turbo编码调制方案,该方案距Shannon极限仅2.5 dB;然后将一个QoS自适应方案加载其上,构成跨层的双重自适应结构.仿真结果表明,在假设所有媒体业务以等概率出现、业务持续时间服从指数分布时,该新颖的双重自适应技术可达到距衰落信道容量2 dB的优异性能.     

下行多小区MIMO系统协作多点传输联合调度机制

提出一种基于协作多点传输的下行多小区多输入多输出(MIMO)系统联合调度机制,充分利用多小区间的联合调度来降低小区间的干扰,提高系统的吞吐量.该方案利用多小区基站间的协作,根据用户反馈的信道信息间的相关性,在不牺牲系统资源情况下联合调度互相干扰小的用户抑制小区间的干扰.仿真表明:该方案在相同情况下与传统的多小区下行MIMO系统相比,具有显著的小区平均系统吞吐量增益及边缘用户吞吐量增益.     

A channel- and QoS-adaptive turbo coded modulation architecture for mobile multimedia communication

This paper proposed a cross-layer dual adaptive coded modulation architecture using turbo codes for mobile multimedia communication, which simultaneously adapted to both the varying channel characteristics and the quality of service (QoS) of various mobile multimedia services to increase the average system throughput substantially. A pragmatic channel-adaptive turbo coded modulation scheme, which comes within 2.5dB of the Shannon limit, was optimally designed, and then a QoS-adaptive scheme was superimposed to build the dual adaptive architecture. Simulation results show that the novel dual adaption reduces the difference with the fading channel capacity to 2dB when assuming different services occur in equal probability and the service duration follows the exponential distribution.     

Dual Adaptive Turbo Coded Modulation for Integrated Multimedia Service Transmission

This paper proposes a cross-layer dual adaptive coded modulation architecture using turbo codes for mobile multimedia communication, which adapts to both the varying channel characteristics and the QoS of various multimedia services simultaneously to increase the average system throughput substantially. A pragmatic channel-adaptive turbo coded modulation scheme, which comeswithin 2.5 dB of the Shannon limit, is optimally designed,and then a QoS-adaptive scheme is superimposed to buildthe dual adaptive architecture. Simulation results show thatthe novel dual adaption reduces the gap from the fadingchannel capacity to 2 dB when assuming different servicesoccur in equal probability and the service duration followsexponential distribution.     

A novel algorithm of channel resource allocation in wide-band WLAN

With the development of Wide-band wireless communications.MAC protocol in IEEE 802.11 call't satisfy user-individual quality of service(QoS)guarantees effectively and can't support hish-speed mobility.A novel algorithm for channel allocation in Wide-band WLAN and an improved resource reservation mechanism aDplied into IEEE 802.11 MAC protocol are proposed in this article.The simulated results indicate that the advanced protocol makes the system throughput improved and delay decrease.Moreover,the improved system shows an excellent performance in the environment with high-speed mobility.     

基于QoS的超高速无线局域网信道绑定机制

相对于高速无线局域网标准IEEE802.11n,超高速无线局域网标准(草案)IEEE802.11ac主要是在吞吐量性能上有显著提高,而提高吞吐量的关键技术之一是利用信道绑定扩展信道带宽,使用拓宽的信道进行数据传输.但是这种方法并不能解决无线局域网中业务量大时业务冲突的问题.该文提出的信道绑定机制基于服务质量,根据业务优先级的不同,有选择地绑定不同数量的信道进行多信道数据传输.仿真实验表明:这种机制不仅保证了服务质量,还减轻了网络拥塞,比传统的信道绑定机制更加符合超高速无线局域网的要求.     

一种减小非授权频段HARQ进程时延的方案

针对利用非授权频段发送上行或者下行数据时某些HARQ进程总是在重传时刻没有占用到信道资源而导致时延过大的问题,提出了一种基于HARQ进程优先级分配信道资源的上下行重传方案。根据每个HARQ进程错过传输的次数和时延进行优先级判定,在竞争到信道使用权后按照优先级分配资源,使得各个HARQ进程以一种较为公平的方式使用有限的信道资源。在LTE系统仿真平台上建立非授权频段下的HARQ模型,并结合增量冗余（IR）和Chase合并技术进行性能验证。仿真结果表明所提方案的上下行HARQ进程平均时延有明显的降低,系统平均吞吐量得到一定程度的改善。