Turbo码SOVA译码器的系统仿真及性能分析

主要分析了3GPP标准中Turbo码采用SOVA译码器的译码性能.3GPP标准中给出了1/3Turbo码的编码结构和交织器设计方案,但未能给出译码方案.作者对帧长为4000bit的Turbo码,采用了SOVA译码器进行建模仿真.比较了SOVA译码器与MAX＿LOG＿MAP译码器译码的性能和实现复杂度.本文作者认为,从综合算法的性能、计算复杂度和时延等方面来考虑,SOVA译码器作为Turbo码的译码是一个比较好的选择.     

基于线段投影的ADMM-LP译码算法硬件实现

奇偶校验多胞体投影是交替方向乘子法（ADMM）译码算法中最为复杂的部分,复杂的投影计算使得ADMM译码算法复杂度较高且无高效的硬件实现方案。使用线段投影算法(LSA)计算校验多胞体投影可以省去复杂的排序和迭代操作,仅需进行简单的加减与比较运算,十分适合硬件实现。本文首先针对硬件实现对线段投影算法进行简化,并设计了完整的ADMM译码硬件实现方案,在FPGA中搭建了完整译码平台进行实验。实验表明：相较于已有的译码器,本文实现的ADMM-LSA译码器误码率性能基本一致,译码速度提高了30.6%,且在硬件资源消耗上有大幅减少,其中LUT资源使用量减少了40.3%,FF资源减少67.6%,DSP资源减少54.5%。     

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FPGA的Turbo码译码器设计与实现

对Turbo码的Log-MAP译码算法进行了研究,引入滑动窗技术对Log-MAP译码算法进行了优化,并设计了适合硬件实现的流水线结构的译码器。结合3G标准规定的数据速率,对译码器和交织器进行硬件电路的设计和FPGA实现。仿真结果表明所设计的电路在译码性能和延迟方面满足实际要求,具有一定的实用价值。     

并行级联分组码基于相关运算的叠加反馈译码

为了获得接近LLR算法的译码性能,对译码器的输出进行简单的相关运算,并对Chase2译码算法进行适当的改进,通过将接收信息与子译码器的输出软信息进行线性叠加反馈,实现了并行级联分组码的Turbo迭代译码.仿真研究验证了算法的有效性.     

并行级联分组码基于相关运算的叠加反馈译码

为了获得接近LLR算法的译码性能,对译码器的输出进行简单的相关运算,并对Chase2译码算法进行适当的改进,通过将接收信息与子译码器的输出软信息进行线性叠加反馈,实现了并行级联分组码的Turbo迭代译码。仿真研究验证了算法的有效性。     

独立前向滑块式超高速Viterbi译码器结构设计

超宽带(UWB)通信系统需要高达480Mb/s的Viterbi译码器,而传统并行Viterbi译码器结构难以在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上实现该速率。该文提出了独立前向滑块式并行Viterbi译码结构,解决了传统并行Viterbi译码器硬件实现存在的布线拥塞、逻辑资源消耗过大等技术难题,有效提高了系统最大工作时钟频率;同时,给出一种精简加比选单元(ACSU),通过减少加比选迭代运算阶数,降低了关键路径延时,进一步提高了系统最大工作时钟频率。完成4路并行Viterbi译码器的硬件设计,并在Xilinx Virtex-4FPGA上进行了验证,其最高译码速率达720Mb/s。     

基于BP算法的QC_LDPC译码器的DSP实现

为了克服LDPC码BP译码算法硬件实现复杂度大的缺点,针对QC_LDPC码校验矩阵的结构特性,研究了BP算法的特点,并利用TMS320C6747系列DSP作为实现平台,在硬件资源存储、数据精度处理方面提出了改进,成功实现了基于BP算法的QC_LDPC码译码器.系统性能测试表明,经优化的BP算法译码器与理论分析相比,性能基本一致.     

面向磁记录信道的原模图LDPC码译码器的FPGA设计

针对传统原模图低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）码在译码硬件实现中,由于采用随机扩展方式,导致数据拥塞和布线困难,继而产生译码延时和资源消耗的提高及吞吐量的下降问题,通过2步准循环扩展得到了适于硬件实现的码字结构,设计了一种面向磁记录信道的原模图LDPC码译码器。该译码器信息更新采用基于TDMP（turbo decoding message passing）分层译码的归一化Min-Sum算法使得译码器具有部分并行架构;同时为了降低译码时间及功耗,给出一种低资源消耗的提前终止迭代策略。硬件实现结果表明,该译码器的译码性能十分接近相应的浮点算法,在低资源消耗的前提下,工作频率可达183.9 MHz,吞吐量为63.3 Mbit/s,并可同时适用于多种原模图LDPC码。     

高吞吐量低资源占用的累积码译码器

由于相邻节点间存在数据依赖关系,基于最小误符号率(Bahl Cocke Jelinek Raviv,BCJR)算法的累积码译码器无法进行多个节点的并行计算。为了提高译码器吞吐量,研究提高BCJR算法并行度的方法,通过将累积码分段,并在不同分段间传递上一次迭代的信息,属于不同分段的多个节点可以并行计算,使译码器的吞吐量得到有效提高,而且相对于不分段译码,分段译码性能也几乎无损。同时,提出一种面向硬件实现的信息更新流程,基于该流程,累积码译码器降低了30%的资源占用。     

一种高效多标准视频解码器架构研究与设计

针对目前视频解码器实现方案存在的灵活度低、开发周期长、不能适应快速变化的算法升级等问题,提出一种面向多种视频编解码标准的通用视频解码器架构设计方案.采用软硬件协同设计方法,基于可编程同构多核处理器+协处理器的硬件架构,同构多核处理器采用指令级和任务级并行加速,协处理器采用硬件定制单元实现矢量加速,同时利用分布式片上便笺式存储器(Scratchpad Memory,SPM)代替数据Cache实现高效的数据存储系统,以应用广泛的H.264视频标准为验证实例.实验结果表明,基于本文所提架构实现的H.264视频解码器高效可行,平均并行加速比为9.12,相比于传统多核并行解码算法提高了1.31倍.     

基于DTMB标准的新型LDPC译码器实现

针对中国数字电视地面广播标准(DTMB),提出一种新的半并行结构的LDPC译码器.该译码器采用分层消息传递机制,与传统的泛洪传递机制相比,减少了迭代次数,提高了译码器吞吐率;同时,通过切割子矩阵的方法,进一步提高译码器的串行度,降低了译码器硬件资源的占用.最后,译码器采用了一种基于桶形移位器的交叉网络来传递数据,不仅降低了连线复杂度,而且在不改变硬件结构的情况下,可以同时支持DTMB系统三种码率的LDPC译码.     

适用于H.264标准的变长分组VLD结构

在新一代视频压缩编码标准H.264中,亮度和色度的残差数据采用了自适应变长编码的方法.根据CAVLC熵编码的特点,提出了一种根据码表的前导零个数进行变长分组的优化VLD结构,并在此基础上设计了CAVLC硬件解码器.基于上述方法实现的CAVLC硬件结构通过了RTL级仿真和综合,并在Spartan3 XC3S2000的FPGA平台上进行了验证,在133 MHz工作频率下可以满足H.264标准Baseline档次30帧/s分辨率为352×288标准视频序列的实时解码.     

Huffman并行解码结构及硬件实现

介绍了一种应用在JPEG解码器下采用并行方式实现的Huffman解码方式,这种结构的解码器把Huffman的头码流分析和解码分开工作,可以在同一时间进行解码;这种方式通过增加流水线和结构的复杂性对硬件资源的占用,来获得对码流解码的高吞吐量;它不同于传统的串行结构,将码流逐位地输入解码器中,然后解码器又通过逐位地匹配实现码流的解码。     

基于FPGA的WIMAX LDPC码译码器设计与实现

提出了基于TDMP-NMS算法的部分并行LDPC码译码器结构,其具有TDMP算法译码收敛快和NMS算法保持较好误码率性能下实现简单的优点.该译码器支持WIMAX标准中所有码长和码率LDPC码的译码.设计了一种基于桶形移位寄存器的重组网络单元,实现了对该标准中19种码长LDPC码译码的支持.采用一种适合于TDMP算法及其各种简化算法的动态迭代停止准则,使译码器能根据译码情况自适应地调整迭代次数.结果显示所提方案在提高译码器吞吐率的同时有效减少了译码器的硬件资源消耗.     

BM 迭代算法的循环架构设计及实现

BCH码的译码问题主要归结为一个关键方程的解决,即错误位置多项式的求解,BM迭代算法自1966年由BerlekampMassey提出以来经过不断改进,已经成为解决这一问题的成熟算法。提出了一种适合硬件实现的BM迭代算法的循环架构设计,并在此架构下分别实现了基于BM迭代算法和其简化算法的二元BCH(15,5)的FPGA译码器,显示出这一循环架构易于模块移植的优点。仿真结果表明：码组中任意不大于3 bit的随机错误都可以给予纠正。     

基于M算法的1000 BASE-T千兆以太网收发器联合解码均衡器实现研究

提出了一类适用于IEEE 802.3ab标准1000 BASE-T千兆以太网收发器的预滤波M算法联合解码均衡器.通过研究保留路径数、期望信道响应拖尾长度以及回溯深度等参数对M算法解码器的性能与硬件复杂度的影响,确定了优化参数和结构.0.18μm标准单元CMOS工艺下的综合和后仿真证明其性能与硬件复杂度均优于常用的预滤波并行判决反馈解码器(Parallel Deci-sion Feedback Decoder,PDFD).研究表明,预滤波M算法解码器适合在多种情况下取代预滤波PDFD,用于1000 BASE-T千兆以太网收发器联合解码均衡器,其中4tap PF-MA4解码器的性能优于14tap PDFD,而面积仅为其39%.