在FPGA实现卷积编解码的过程中,如何有效的利用FPGA资源并加快信号处理的过程,关系到无线通信系统能够处理信息的带宽,即一定程度上决定了系统的业务能力。以下分析能够优化系统性能的方法。
- 提高FPGA系统的处理速度,即时钟速度。提高时钟速度能一定程度的加快信号处理过程,但是这种方法收到硬件的制约,如FPGA芯片能够支持的最大时钟、硬件板卡的元器件布局、硬件板卡的PCB布线、整个硬件系统的功耗等等。
- 在Verilog HDL编码过程中,可以适当提高部分模块的时钟处理速度,如并串转换模块、串并转换模块、维特比译码模块等,这种办法不会给硬件增加太多功耗,是一种以资源换速度的办法,对于不同时钟处理速度的模块之间的衔接用FPGA中的FIFO IP核实现,输入输出信号不会相互影响,且数据不会出现丢失的情况。
- 当无线通信系统一次性传输的信息太长时,如果串行处理,那么处理过程中的耗时就会成倍增加,这时能够采用并行处理的方法,例如维特比译码时,可以事先规定一长度之内的信息就用串行方法处理,否则就进行分段处理,分段后进行并行的译码处理,这样信号传输完成了维特比译码也就基本结束了。
以下具体分析维特比译码处理的优化方法,本节大致从两个方面优化维特比译码算法,一是在维特比译码前基于FIFO分块机制分时复用维特比译码模块,在加快译码的同时降低实现的复杂度;二是针对维特比译码模块中的分支度量生成、加比选(ACS)、寻找译码结果等部分,提出低复杂度易实现且耗时少的实现结构
1、FIFO分块机制
为了降低卷积码译码的时延,在FPGA实现中提高信号处理的速度(即时钟)是一种常用的方法,按照信号速率、信号长度、FPGA能够进行信号处理的最大时钟速率进行块划分,将译码器的效率发挥到最大。分块机制为基于分时复用维特比译码器的FIFO(先进先出)分块方法,具体实现框图如下图所示:
FIFO分块机制实现结构文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-726519.html
由上图可知,FIFO分块机制共包含FIFO存储模块、分块选择控制模块、重叠数据处理模块,即存入FIFO的时钟为信息传输速率,FIFO的取数速率为译码处理时钟速率。因为数据的分块会导致译码器状态不连续,为了使得译码器状态连续,所以需要在两个块之间插入重叠区域(重叠数据存储)。因为FIFO是先进先出,从中取数后就空了,所以需要建立一个存储空间当作重叠区域使用,存储空间的文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-726519.html
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