高性能維特比在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機中FPGA實現(xiàn)
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2．2 加比選蝶形單元
加比選(ACS)單元是完成幸存路徑的延伸和判決向量的生成，計算過程包括度量值的累加、比較、選擇路徑操作。對(2，1，3)卷積碼而言，共4個狀態(tài)，組成2個蝶形運算單元；而(2，1，7)卷積碼則64個狀態(tài)，組成32個蝶形單元。在K=7的卷積碼中，有64個狀態(tài)的路徑，所以根據(jù)待譯碼的長度，適當(dāng)增加累加值的位寬，防止度量值溢出。
2．3 幸存路徑存儲單元
幸存路徑存儲是用來存儲每次蝶形運算完成單元后所選擇的路徑，存儲單元的大小為譯碼深度乘以狀態(tài)個數(shù)。對每一個加比選過程的存儲，實際就是對幸存路徑的存儲。
2．4 回溯單元
由VA算法可知，在網(wǎng)格圖上經(jīng)過大約5倍的約束長度之后，所有幸存路徑將匯聚到一起。因此選擇合適的回溯長度L，并從任一條路徑開始(比如0狀態(tài))開始回溯，當(dāng)回溯到L個節(jié)點時開始輸出譯碼比特。
3 GPS L2和GALILEO E1接收機的高性能Viterbi譯碼具體模塊設(shè)計
根據(jù)GPS和GALILEO的接口文件，L2頻點電文采用(2，1，7)卷積碼的形式，碼多項式為(171，133)o，且與GALILEO E1的卷積碼格式相同，GALILEO采用分段卷積的形式，參與卷積的為每頁中不包含同步頭的部分，即120位進(jìn)行卷積。為了能同時作為GPS和GALILEO的譯碼器，設(shè)計譯碼深度為120的譯碼器。本文引用地址：http://2s4d.com/article/190478.htm
接收機的Viterbi譯碼模塊包括：地址譯碼模塊、數(shù)據(jù)加載模塊、Viterbi譯碼模塊、輸出控制模塊。為了提高譯碼器的性能，Viterbi譯碼模塊的加比選蝶形單元采用32個并行結(jié)構(gòu)，提高運算速度。
3．1 地址譯碼及數(shù)據(jù)加載
地址譯碼包括總線讀寫譯碼，由于Viterbi模塊作為一個獨立模塊，內(nèi)部地址采用自己的譯碼設(shè)計。
深度為120的Viterbi譯碼器，需要輸入240個卷積碼，對于總線32位CPU，需要8次寫入完成數(shù)據(jù)輸入。最少需要8個地址單元，Viterbi譯碼輸出最少需要4個地址單元，譯碼狀態(tài)中斷輸出，狀態(tài)位清除，即整個譯碼器模塊需要14個地址單元。地址線需要4根即可。
地址譯碼電路采用組合邏輯設(shè)計。譯碼狀態(tài)中斷輸出、狀態(tài)位清零采用不同時鐘域同步。
數(shù)據(jù)加載模塊是加載寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)，然后按照順序，1次按2位串行輸出。
3．2 Viterbi譯碼模塊
Viterbi譯碼模塊采用的譯碼深度為120的(171，133)o譯碼設(shè)計，譯碼器結(jié)構(gòu)如圖6所示，由譯碼控制單元、度量值計算單元、蝶形運算、幸存路徑存儲、回溯輸出單元構(gòu)成。
(1)蝶形運算單元。按照(2，1，7)，多項式為(171，133)卷積碼特點，基本蝶形單元分布見圖7。對于約束長度為7的卷積碼，共計64個狀態(tài)，形成32個基2的蝶形運算單元見圖8。
蝶形單元的輸入信號為上次的度量和，與接收碼本蝶形單元中理論輸出碼的碼距度量，如圖9所示。
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