黃增先，王進(jìn)華

(福州大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的維特比譯碼器的實(shí)現(xiàn)方案

黃增先，王進(jìn)華

(福州大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

針對(duì)維特比譯碼器譯碼過程中速度制約的問題，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的維特比譯碼器。該結(jié)構(gòu)通過蝶形單元的直通互連，使得在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中不需要對(duì)路徑度量值進(jìn)行大范圍存儲(chǔ)，簡化了路徑度量值的存儲(chǔ)與讀取邏輯。并且可以根據(jù)不同的應(yīng)用要求靈活配置蝶形處理單元的復(fù)用次數(shù)。最后，結(jié)合FPGA平臺(tái)，利用Verilog硬件描述語言和Vivado軟件對(duì)譯碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明，該譯碼器占用1 564個(gè)LUT單元，能夠在100 MHz系統(tǒng)時(shí)鐘下進(jìn)行有效譯碼。

維特比;回溯;蝶形單元;加比選;狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子;FPGA

0 引言

在現(xiàn)代數(shù)字通信中，為降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高通信的質(zhì)量及其可靠性，常在通信系統(tǒng)中采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)，其中卷積碼就是一種具有較強(qiáng)糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼[1]。由于維特比譯碼算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，能夠得到較大的編碼增益，因此基于維特比譯碼算法的卷積碼得到了廣泛的應(yīng)用。卷積碼在編碼過程中，充分地利用了各碼組之間的相關(guān)性，且k和n都比較小，因此，在與分組碼同樣的碼率和設(shè)備復(fù)雜性條件下，從理論和實(shí)際兩個(gè)方面，均已證明卷積碼的性能至少不比分組碼差[2]。

維特比譯碼在算法實(shí)現(xiàn)過程中，蝶形單元運(yùn)算需要對(duì)路徑度量值按照一定的規(guī)則進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)[3-5]，這不僅增加了存儲(chǔ)資源的消耗還延長了譯碼周期。本文首先設(shè)計(jì)了一種蝶形單元直通互連的結(jié)構(gòu)，基于這種結(jié)構(gòu)，可以簡化針對(duì)路徑度量值的邏輯控制。最后，在蝶形單元直通互連結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用部分并行的思想對(duì)蝶形單元進(jìn)行復(fù)用，設(shè)計(jì)了(2,1,7)維特比譯碼器，結(jié)果表明該譯碼器資源消耗較少。

1 維特比譯碼算法

維特比譯碼算法的基本思想是利用編碼網(wǎng)格圖，在其中搜索一條路徑，使其最接近實(shí)際路徑，搜索到的這條路徑稱為幸存路徑[6]。維特比譯碼算法實(shí)質(zhì)上就是最大似然譯碼，它是逐步去除網(wǎng)格圖上不可能成為最大似然路徑者來搜索幸存路徑[7]。維特比譯碼算法的一般步驟為：

(1)計(jì)算進(jìn)入每一狀態(tài)的各個(gè)分支度量值(Branch Metric, BM)，此過程主要是比較期望碼字與輸入碼字間的漢明距離，把這個(gè)距離稱為分支度量值。

(2)把各分支度量值和前一時(shí)刻狀態(tài)路徑度量值相加，得到當(dāng)前時(shí)刻新的狀態(tài)路徑度量值(Path Metric , PM)。在每個(gè)狀態(tài)中，從到達(dá)這一狀態(tài)的路徑度量值中選出最小的那個(gè)作為當(dāng)前時(shí)刻的PM。同時(shí)存儲(chǔ)與之相應(yīng)的路徑作為幸存路徑，這個(gè)過程稱為加比選(Add-Compare-Select, ACS)。

(3)輸入碼字達(dá)到一定深度后，任選一個(gè)狀態(tài)為起始狀態(tài)，根據(jù)步驟(2)中所選出的幸存路徑進(jìn)行回溯[8-9]。其中回溯操作分為兩個(gè)步驟，首先回溯尋找根節(jié)點(diǎn)，接著從根節(jié)點(diǎn)繼續(xù)回溯進(jìn)行倒序的譯碼輸出。

圖1所示的(2,1,3)卷積碼網(wǎng)格圖可以看作是由2個(gè)不同蝶形單元構(gòu)成，其中S0和S2構(gòu)成一個(gè)蝶形單元，S1和S3構(gòu)成一個(gè)蝶形單元。假設(shè)在t時(shí)刻S0和S2的PM值分別為2和3，這時(shí)輸入碼字為10，則通過計(jì)算漢明距離可以得到該蝶形單元4個(gè)分支度量值從上到下分別為BM1=1、BM2=1、BM3=1、BM4=1。在t+1時(shí)刻，從上到下計(jì)算得到的路徑度量值分別為PM1=3、PM2=4、PM3=3、PM4=4，最終通過比較選出t+1時(shí)刻S0狀態(tài)的路徑度量值為PM1=3，幸存路徑為上分支路徑，S1狀態(tài)路徑度量值為PM3=3，幸存路徑為上分支路徑。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的維特比譯碼電路

2.1 分支度量值計(jì)算單元

分支度量值單元比較期望碼字與輸入碼字間的漢明距離，便于之后的“加比選”單元選出該時(shí)刻的幸存路徑[10]。

卷積碼網(wǎng)格圖中狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移是由卷積編碼器的結(jié)構(gòu)決定的，如圖2所示的(2,1,7)卷積編碼電路圖，通過移位輸入待編碼字產(chǎn)生相應(yīng)的輸出并且改變編碼電路中狀態(tài)寄存器的值。

卷積碼編碼器狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移有一定的規(guī)則，如圖3所示。

編碼狀態(tài)寄存器中的高五位相同的兩個(gè)狀態(tài)，編碼輸入相同的信息后狀態(tài)的轉(zhuǎn)移也相同，并且它們的輸出也有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合圖2所示的編碼電路圖可以看出，兩個(gè)平行支路輸出相同，兩個(gè)交叉支路輸出相同，并且平行支路與交叉支路的輸出互為相反(0—1，1—0)。以狀態(tài)(100000)和狀態(tài)(100001)為例，具體如圖4所示。

因此如果可以得到其中一個(gè)平行支路的編碼輸出，就可以推斷出其他三個(gè)支路的編碼輸出。結(jié)合圖2所示的編碼電路和圖3所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移蝶形單元圖可知，蝶形單元上支路的水平輸出可以通過讀取狀態(tài)信息獲得，即Symbolout0=④^③^①，Symbolout1=⑤^④^③。得到蝶形單元的輸出后只需要相應(yīng)的判斷就可以得到漢明距離的輸出。漢明距離是表征兩個(gè)碼間不同位數(shù)的數(shù)量，可以用異或運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，由異或運(yùn)算的性質(zhì)：

if (Symbolout0==1)

bm00_0=～symbolin0;

bm01_0= symbolin0;

bm10_0= symbolin0;

bm11_0=～symbolin0;

else

bm00_0= symbolin0;

bm01_0=～symbolin0;

bm10_0=～symbolin0;

bm11_0= symbolin0;

end

其中Symbolout0是編碼輸出，symbolin0是譯碼輸入，再由Symbolout1的值判斷另一部分的分支度量值，最后將兩部分相加就可以得到完整的分支度量值。

2.2 加比選單元

加比選模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能是將路徑度量值與分支度量值相加，對(duì)結(jié)果采用二進(jìn)制補(bǔ)碼取模法(Modulo Normalization)進(jìn)行尺度調(diào)整[11-12]。將得到的到達(dá)同一狀態(tài)的兩個(gè)新的路徑度量值進(jìn)行比較，選出較小的那個(gè)作為下一狀態(tài)的路徑度量值，同時(shí)存儲(chǔ)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子。

觀察圖5，每個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移單元中下一時(shí)刻的狀態(tài)有兩條路徑到達(dá)，ACS單元的主要功能是比較這兩條路徑的路徑度量值，選出較小的那個(gè)作為新的路徑度量值，并給出狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子。

因?yàn)榍耙粻顟B(tài)只有最低位是不一樣的，所以以最低位來區(qū)分，如果轉(zhuǎn)移路徑是由最低位為0的狀態(tài)轉(zhuǎn)移而來，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子輸出為0；如果轉(zhuǎn)移路徑是由最低位為1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移而來，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子輸出為1。這樣得到現(xiàn)態(tài)之后結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子就可以知道這個(gè)狀態(tài)的前一狀態(tài)是什么，將現(xiàn)態(tài)值左移一位并以狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子代替最后的空出位就可得到前一狀態(tài)，例如：假設(shè)0A5A4A3A2A1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子為1，則它的前一狀態(tài)為A5A4A3A2A11，并且A5A4A3A2A11狀態(tài)是通過輸入0得到0A5A4A3A2A1，即現(xiàn)態(tài)的最高位代表前一狀態(tài)的輸入。

2.3 蝶形處理單元直通互連結(jié)構(gòu)

(2,1,7)卷積碼有64個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移之間對(duì)應(yīng)有32個(gè)蝶形單元。圖6以8狀態(tài)為例來說明蝶形單元直通互連結(jié)構(gòu)，具有64狀態(tài)的卷積碼蝶形單元的互連結(jié)構(gòu)與之相似。

圖6中對(duì)應(yīng)8狀態(tài)卷積碼的3種不同譯碼處理方式，分別為分立的蝶形處理單元、并行互連的蝶形處理單元和部分并行互連的蝶形處理單元。分立的蝶形單元需外加存儲(chǔ)單元對(duì)相應(yīng)的路徑度量值進(jìn)行存儲(chǔ)和讀取，而互連的蝶形單元可以隨著輸入持續(xù)地進(jìn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，不需要對(duì)路徑度量值進(jìn)行存儲(chǔ)，從而降低譯碼的延遲與存儲(chǔ)資源的消耗。如圖6左邊第一列的8狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中分為4個(gè)蝶形單元，平行支路代表輸入0，交叉支路代表輸入1，用4個(gè)PE(Process Element)單元表示4個(gè)蝶形單元，分立結(jié)構(gòu)需要控制PE1單元去讀取PE0單元的第二個(gè)寫入值PM4的同時(shí)還需要去讀取PE2單元的寫入值PM5，當(dāng)狀態(tài)數(shù)很多時(shí)，這套讀取控制的復(fù)雜度隨之增加，并且每個(gè)譯碼輸入都要進(jìn)行頻繁的讀取，功耗勢必增加，同時(shí)譯碼延遲也會(huì)增加。圖6中間一列表示并行互連的PE結(jié)構(gòu)，并行互連的PE結(jié)構(gòu)不需要對(duì)路徑度量值進(jìn)行存儲(chǔ)與讀取，通過互連結(jié)構(gòu)相應(yīng)的路徑度量值可以正確地進(jìn)入對(duì)應(yīng)的PE單元。圖6第三列表示部分并行互連的PE結(jié)構(gòu)，通過對(duì)PE單元進(jìn)行復(fù)用降低了PE單元連線的復(fù)雜度，資源消耗也降低到一半，譯碼速率較并行互連的PE結(jié)構(gòu)略有降低。部分并行互連結(jié)構(gòu)用兩個(gè)PE處理8個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，即一個(gè)PE單元分時(shí)處理狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。按如下規(guī)則對(duì)部分并行互連處理單元的狀態(tài)進(jìn)行分配：狀態(tài)標(biāo)志位的最低位為0表示蝶形單元的上支路，為1表示下支路；狀態(tài)標(biāo)志位的最高位表示PE單元分時(shí)處理周期，0表示第一周期，1表示第二周期；狀態(tài)標(biāo)志位除去最高位與最低位后剩下的位表示PE序號(hào)。比如：圖6中狀態(tài)S5的最高位為1、最低位為1，除去最高位與最低位后為0，表示狀態(tài)S5是 PE0復(fù)用單元第二周期的下支路輸入。這部分難點(diǎn)在于如何分配輸入與輸出使得復(fù)用的PE模塊可以流暢地運(yùn)行下去。下面重點(diǎn)介紹PE復(fù)用機(jī)制輸入輸出的分配處理。

本設(shè)計(jì)輸入輸出分配處理應(yīng)用的是同地址寫回技術(shù)(Same Address Write Back)[13]，即讀出地址和寫入地址一致，運(yùn)用這種技術(shù)可以有效地減少對(duì)存儲(chǔ)空間的占用。

圖7用來表示圖6第三列中PE0的讀寫操作。初始化時(shí)寄存器內(nèi)容為0，為方便描述，圖中寄存器中寫入的路徑度量值直接用狀態(tài)標(biāo)志表示。隨之譯碼輸入按以下步驟進(jìn)行：

(1)開始從上到下讀取圖7中第一列存儲(chǔ)器中的值，在讀取完畢后PE0模塊輸出到達(dá)狀態(tài)S0和S4的路徑度量值，利用同地址寫回技術(shù)將S0和S4狀態(tài)的路徑度量值寫回到原先被讀取的空間，即從上到下寫入到第一列存儲(chǔ)器。

(2)讀取第二列存儲(chǔ)器中的值，注意此時(shí)的讀取順序是從下到上，讀取完畢后將產(chǎn)生的S6和S2狀態(tài)的路徑度量值按同地址寫回到第二列的存儲(chǔ)空間中，此時(shí)同樣按照從下到上寫入。

(3)接著左斜著讀取存儲(chǔ)器中的值，按照從上到下的原則，讀取出S0和S2的路徑度量值，從而實(shí)現(xiàn)圖6復(fù)用結(jié)構(gòu)中PE0的第一列輸出，同時(shí)將隨之產(chǎn)生的S0和S4路徑度量值存入原先讀取的地址，同樣按照從上到下的順序。

(4)右斜著讀取寄存器中的值，按照從下到上的原則讀取出S4和S6狀態(tài)的路徑度量值，從而實(shí)現(xiàn)圖6復(fù)用結(jié)構(gòu)PE0的第二列輸出，同時(shí)將此時(shí)PE0產(chǎn)生的S2和S6路徑度量值寫入原先讀取的地址，同樣按照從下到上。最后回到步驟(1)，按照上述讀寫步驟循環(huán)進(jìn)行下去，就可以實(shí)現(xiàn)圖6復(fù)用結(jié)構(gòu)中所示的輸入輸出變化。

上面討論了8狀態(tài)的PE互連結(jié)構(gòu)，64狀態(tài)的(2,1,7)卷積碼的PE互連結(jié)構(gòu)原理及規(guī)則與8狀態(tài)的相似。

2.4 回溯處理單元

當(dāng)回溯進(jìn)行到一定深度(本次設(shè)計(jì)選擇為32個(gè)譯碼深度)確定了根節(jié)點(diǎn)后，就要從根節(jié)點(diǎn)開始繼續(xù)回溯進(jìn)行譯碼輸出，輸出32個(gè)譯碼后一個(gè)完整的回溯操作結(jié)束。所以一次回溯的深度是64個(gè)譯碼深度，前32個(gè)回溯深度用來確定根節(jié)點(diǎn)，此部分不進(jìn)行譯碼輸出，后32個(gè)深度回溯才開始譯碼輸出。回溯操作根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子進(jìn)行一步步回溯，因此需要分配一定的存儲(chǔ)空間對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子進(jìn)行存儲(chǔ)[14]，進(jìn)行回溯操作時(shí)再從存儲(chǔ)空間讀取這些狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子?；厮葺敵龅淖g碼結(jié)果是倒序的，所以最終要對(duì)譯碼的結(jié)果進(jìn)行倒序恢復(fù)才能得到真正有效的譯碼結(jié)果。

如圖8，從地址64開始將狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子寫入存儲(chǔ)空間中，由于PE單元的復(fù)用關(guān)系，一個(gè)時(shí)鐘周期只會(huì)產(chǎn)生32個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子，但是64個(gè)狀態(tài)一次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移會(huì)產(chǎn)生64個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子，也就是整個(gè)PE模塊需要2個(gè)時(shí)鐘周期才能完成一次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。將整個(gè)互連的PE模塊第一個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子存儲(chǔ)在地址64，第二個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子存儲(chǔ)在地址65，以此類推。所以要完成32次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移(即32個(gè)譯碼深度)需要64×32 bit的存儲(chǔ)空間，將每64×32 bit的存儲(chǔ)空間劃分為一個(gè)小存儲(chǔ)單元。當(dāng)完成64次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，也就是當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子寫入到地址191時(shí)，開始從S0狀態(tài)進(jìn)行回溯，當(dāng)回溯到32深度時(shí)，即回溯到地址128或者129時(shí)，此時(shí)已經(jīng)確定了根節(jié)點(diǎn)，接著從根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回溯譯碼輸出，當(dāng)譯碼輸出32 bit的數(shù)據(jù)，即回溯譯碼32個(gè)深度時(shí)，一個(gè)回溯操作窗結(jié)束。一個(gè)回溯操作窗結(jié)束之后，將回溯操作窗向前移動(dòng)一個(gè)小存儲(chǔ)單元(向前64個(gè)地址)，重復(fù)上述步驟進(jìn)行回溯尋根節(jié)點(diǎn)和回溯譯碼輸出。

如圖9所示，從地址64開始存儲(chǔ)，互連PE模塊第一個(gè)操作周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子以狀態(tài)的低5位為位地址存寫入字地址64，第二周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子以狀態(tài)的低5位為位地址寫入地址65，完成一次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。所以每個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子都對(duì)應(yīng)一個(gè)字地址和位地址，并且第一個(gè)操作周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子的字地址為偶數(shù)，第二個(gè)操作周期產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子的字地址為奇數(shù)。

現(xiàn)以第一個(gè)操作窗為例描述回溯過程。在完成上述存儲(chǔ)器的配置后回溯過程主要分為以下幾個(gè)步驟：取狀態(tài)字地址，取轉(zhuǎn)移因子位地址，完成一次回溯操作確定前狀態(tài)。

在完成64次完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，開始第一個(gè)回溯窗的操作(此時(shí)地址從64開始寫到191)。由回溯理論知，任意狀態(tài)回溯到一定深度后的根節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是一致的，所以每次回溯操作的起始狀態(tài)設(shè)置(000000)狀態(tài)。由于(000000)狀態(tài)是由PE單元第一個(gè)操作周期產(chǎn)生的，因此它的字地址為偶數(shù)，即要讀取地址190以取得狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子。要讀取狀態(tài)(000000)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子還需要位地址才可以取到，觀察圖10的回溯操作圖，發(fā)現(xiàn)將位于蝶形右邊的狀態(tài)循環(huán)左移一位可以得到蝶形左邊的狀態(tài)，因此要取得相應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子的位地址，需要先將狀態(tài)循環(huán)左移一位后取移位后狀態(tài)的低5位即可得到。如：狀態(tài)(000000)循環(huán)左移一位后變?yōu)?000000)，即其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移因子的位地址為0，所以依次讀取字地址190、位地址0可以得到狀態(tài)(000000)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子。假如此時(shí)讀取到的轉(zhuǎn)移因子dec=1，將原狀態(tài)左移一位用dec的值代替最低位就可以得到該狀態(tài)的前態(tài)，即狀態(tài)(000000)的dec=1則狀態(tài)(000000)的前態(tài)為(000001)，要繼續(xù)回溯下去就要取得狀態(tài)(000001)的字地址和位地址，將狀態(tài)(000001)循環(huán)左移一位得到狀態(tài)(000010)，其高位為0即該蝶形是在PE模塊第一個(gè)操作周期產(chǎn)生的，其地址為偶地址，因此在190的基礎(chǔ)上減去2就可以得到該狀態(tài)的字地址188，狀態(tài)(000010)的低5位為相應(yīng)的位地址2，所以從字地址188、位地址2中就可以讀取到狀態(tài)(000001)的轉(zhuǎn)移因子。當(dāng)回溯進(jìn)行到32個(gè)深度后就可以進(jìn)行回溯譯碼輸出。觀察圖10蝶形的右端，狀態(tài)的最高位表示前一狀態(tài)的輸入，對(duì)應(yīng)蝶形的左端狀態(tài)的最低位，因此可以在完成循環(huán)左移步驟后讀取得到狀態(tài)的最低位，該位對(duì)應(yīng)的就是譯碼輸出。

3 維特比譯碼器電路的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)采用Verilog硬件描述語言對(duì)維特比譯碼器進(jìn)行硬件描述，通過Xilinx公司的Vivado[15]進(jìn)行綜合與實(shí)現(xiàn)，并利用Xilinx xc7k70tfbg484-1 FPGA進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)。在100 MHz時(shí)鐘約束下建立時(shí)間與保持時(shí)間都留有裕量，說明譯碼器的工作頻率至少可以達(dá)到100 MHz。最終，整個(gè)譯碼器資源占用情況如表1所示。

4 結(jié)束語

本文基于蝶形單元直通互連結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了(2,1,7)維特比譯碼器。它利用部分并行結(jié)構(gòu)的思想對(duì)蝶形單元進(jìn)行復(fù)用，結(jié)合同地址寫回技術(shù)，簡化了對(duì)路徑度量值的邏輯控制，節(jié)省了存儲(chǔ)資源。為適應(yīng)蝶形單元的復(fù)用結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了狀態(tài)轉(zhuǎn)移因子的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合字地址與位地址進(jìn)行讀取，加快了狀態(tài)回溯的速度。

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Implementation method of structure optimization of Viterbi decoder

Huang Zengxian,Wang Jinhua

(School of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)

In order to solve the problem of speed control in the decoding process of Viterbi decoder, a structure optimized Viterbi decoder is designed. Through the direct interconnection of the butterfly units, it is not necessary to store the path metric value during the state transition process, and the storage and reading logic of the path metric value is simplified. And the reuse times of butterfly processing units can be configured flexibly, according to different application requirements. Finally, combined with the FPGA platform, using Verilog hardware description language and Vivado software to design and implement the decoder. Implementation results show that the decoder occupies 1 564 LUTs of the FPGA, and can decode effectively under 100 MHz system clock.

Viterbi; trace-back; butterfly unit; Add-Compare-Select(ACS); state transfer factor; FPGA

TN919

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.05.019

黃增先，王進(jìn)華.結(jié)構(gòu)優(yōu)化的維特比譯碼器的實(shí)現(xiàn)方案[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36(5)：60-64.

2016-10-09)

黃增先(1990-)，男，碩士研究生，主要研究方向：電力線通信。

王進(jìn)華(1963-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：魯棒性控制、非線性系統(tǒng)控制。