RPC对数域译码算法研究及多路译码器实现

摘要

在无线时变信道中，随机映射码（Random Projection Code，RPC）具有盲无缝速率自适应的特性，能有效提高物理层的传输效率。然而RPC译码算法校验节点更新中卷积计算数量较多，运算复杂度过高，限制其在实际高速无线场景中的应用。 本文研究RPC BP译码算法及改进算法，提出了一种低复杂度的对数域并行译码算法。该算法将译码信息从概率域转换到对数域，并利用并行译码的思想，在没有性能损失的情况下极大地降低RPC译码复杂度。对数域并行译码算法中存在大量指数对数运算，本文利用雅各比公式做近似，并采用Max2近似进一步简化计算，降低硬件实现开销。深入研究RPC译码改进算法后，本文使用Xilinx Virtex-6SX315t型FPGA开发板，设计了矩阵大小4096×4096、权重集{±1,±2,±4,±4}的RPC译码器。本文设计的高吞吐的多路并行译码方案，突破了串行RPC译码器的传输限制，可以根据实际场景和硬件资源情况调整并行度。采用乒乓译码、位宽优化、时序优化等方法改进单路RPC译码器，减少译码器开销，提高译码器性能。 对数域并行译码算法是一种低复杂度的RPC译码算法，相比于BP译码算法，可以减少93%以上的乘法运算。基于该算法设计的八路并行译码器，在150Mhz的主频下，吞吐高达300Mbps，可以满足高速无线通信的应用需求，具有广阔的应用前景。

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