基于ip核的viterbi译码器实现

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1、第36卷第2期信息化研究VoI．36No．22010年2月InformatizationResearchFeb．2010基于IP核的Viterbi译码器实现马金岭，刘桂敏。，梁凯(1．总参第63研究所，江苏省南京市210007；2．南京中德保护控制系统有限公司，江苏省南京市210003；3．河南柘城县供电有限责任公司，河南省柘城县476200)摘要：Viterbi译码器在通信系统中应用非常普遍，针对采用DSP只能进行相对较低速率的Vit—erbi译码的问题，人们开始采用FPGA实现高速率Viterbi译码。本文首先简单描述了Viterbi译码的基本过程，接着

2、根据Viterbi译码器IP核的特点，分别详细介绍了并行结构、混合结构和基于混合结构的增信删余3种Viterbi译码器IP核的主要性能和使用方法，并通过应用实例给出了译码器IP核的性能仿真。关键词：IP核；Viterbi译码器；增信删余中图分类号：TN764码的译码需要在一个预定的时间内，通过迭代算法选0引言择各种可能的路径，以找到最佳路径。通过把支路度卷积编码和Viterbi译码是一种高效的前向纠错量(局部距离)加到两个原状态的最佳路径度量上，得方法，广泛应用于卫星通信和移动通信中。Viterbi译到到达新状态(J)的两条路径的度量值，从这两条路码算法是用

3、于卷积码译码的一种最大似然算法，采用径的度量中选择一条新状态()的路径和度量。迭代译码原理。为提高译码性能，Hagenauer提出了软判决Viterbi算法(SOVA)，该算法序列检测的概率最大，比硬判决提高2．2dB。早期人们主要使用Qual—COmB公司推出的译码芯片Q19OO，但是目前该芯片已经停产，科研人员因而转向采用FPGA和DSP去实现图1卷积编码的蝶形网格结构Viterbi译码。采用通用DSP具有灵活性强、开发成本低等特点，但是受到DSP速度的限制，译码速率较低。Viterbi译码算法提供了一种使数据一符号序列对于，rI公司的C54X系列，译码

4、速率可以达到几十(格子路径)度量最小化的方法。作为一种最大似然kBit／s；对于C64X系列，可达到1MBit／s左右，但硬算法解码器，Viterbi译码算法从接收序列中确定码序件成本太高。而采用FPGA实现的Viterbi译码¨，不列，并使其和原发送序列的匹配概率最高。通常，Vit·仅成本低，而且可达到较高的速率。但是如果采用erbi译码算法可分为分支度量(局部距离)计算、状态FPGA自行设计j，开发时间长，设计的模块灵活性较度量更新和回溯跟踪3个过程。差。Ahera公司专门针对Viterbi译码提供了IP核，功2Viterbi译码器IP核能强大，开发灵活

5、方便，大大缩短了科研人员的开发时间。本文首先简单介绍Viterbi译码算法的基本过程Ahera公司的Viterbi编译器6．1版本提供了使用及一些关键参数，接着介绍了Viterbi译码器IP核的Ahera器件实现Viterbi译码器设计的完全解决方案，使用方法，最后给出IP核实现的仿真结果。该编译器集成了高性能的软判决核函数，实现了宽范围的标准Viterbi译码。该IP核支持Ahera的Stratix、1Viterbi译码过程StratixII、StratixIIIStratixGX、StratixIIGXCyclone、卷积编码可用图1表示，这是一种蝶形网

6、格结构。CycloneII和CycloneIII等多系列器件。图中表出了各个状态沿相应路径，从一个状态到另一2．1设计向导个状态的所有可能的卷积编码的转换路径。图中．，表该IP核的设计向导界面中，重点是“参数化”阶示状态号，表示支路度量，S表示总状态数。卷积编段，结构(Architecture)分为并行结构(ParallelArchi—tecture)，混合结构(HybridArchitecture)；码设置(Code收稿日期：2009．12．20；修回日期：2010-01-09。·24·第36卷第2期马金岭，等：基于IP核的Viterbi译码器实现·研究与

7、设计·Set)就是卷积编码图案，可根据需要自行设定，Ⅳ是编是加比选单元个数。码码率的倒数，￡是约束长度；参数(Parameters)主要3应用实例设置回溯深度(Traceback)，一般选择6×L，每个符号的软值比特数(Softbits)根据需要设定。设置完成之3．1并行结构后，可生成IP核元件模块。并行结构译码器执行速率高，延时小，缺点是占用2．2吞吐量的资源较多。在对信息速率要求较高的场合一般采用IP核吞吐量表示该译码器能够提供的译码输出并行结构方式。数据能力。根据IP核数据手册J：IP核的具体参数如下：混合结构吞吐量=／Z，并行结构吞吐量=。卷积编码图

8、案设置为比较常用的GA=171，GB=这里．埘是译码