基于FPGA的串行RS+Viterbi级联译码器的设计与实现

提出了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的RS码(255,223)级联卷积码(4,3,3)译码器及其实现,给出了系统结构。其中级联译码器均采用串行结构,减少了资源占用。卷积译码使用Viterbi算法,给出了其初始化网络、分支度量计算、加比选、累计度量储存、幸存路径储存和回溯等主要部分;RS译码采用欧几里德算法,给出了伴随式计算、错误位置和错误值多项式计算(钱搜索计算错误位置、福尼算法计算错误值)、模二和计算解码输出等关键部分。     

星载低复杂度Turbo译码器的实现技术研究

针对航天测控通信系统中微弱信号处理的实际应用需求,研究了Turbo译码算法在星载平台上的低复杂度实现技术。基于折线近似的Log_MAP算法,提出了一种新的基于FPGA的译码器实现方案,一方面简化了迭代译码过程中分支度量的计算存储方法,有效减少了存储容量及算法复杂度;另一方面采用半并行化及流水的数据处理方式,提高了译码处理速度。利用CCSDS标准建议的交织器和生成矩阵进行了仿真和实测,结果表明相较于其它结构,采用本文设计方案实现的Turbo译码器在Slice资源没有增加的条件下存储复杂度降低了29.6%,且在输出误码率<10 -6 时编码增益达到了9.9dB,保持了良好的译码性能。本文译码器已成功应用于某航天型号工程。     

在轨高效目标检测加速技术

针对深度卷积网络目标检测算法参数量大、计算量大以及受星上计算资源、存储资源及功耗的限制，难以实现在轨部署的问题，提出了一种在轨高效目标检测算法加速框架与实现方法。首先，设计了一种可以同时兼容三种卷积算子的计算引擎，有效提高了资源利用率;其次，从通道和卷积核两个维度将目标检测算法模型展开，实现了加速器的高度并行化和可扩展性;最后，在多种FPGA平台上实现了该加速器并对其性能进行了评估。实验结果表明：所提出的加速器计算性能可以达到1843.2 GFLOPs(每秒千兆次浮点运算)，推理时间为0.22 ms。与同类加速器方案相比，所提出的加速器框架在性能、功耗、能效比及推理时间方面具有很大优势，适合部署在资源受限环境中，具有良好的星上应用前景和价值。     

基于FPGA最大迭代次数可变的LDPC译码器设计

文章给出了一种基于FPGA最大迭代次数可变的LDPC译码器设计方法。与传统的固定的最大迭代次数译码相比,该方法将译码的实际迭代次数少于分配的最大迭代时间用于对下一帧数据的译码,可以有效利用LDPC迭代译码过程中的空闲时间,来提高译码器的译码性能。在同样的数据吞吐率下,有效地提高了译码性能,而在同样的译码性能情况下,有效地降低了使用的FPGA硬件资源。非常适合译码性能要求高条件下实时高速译码器的设计。     

一种改进的编码辅助位定时算法

基于期望最大算法（EM）的编码辅助位定时算法是最常用的定时偏差估计算法，其在估计定时偏差时会引入大量的乘法和加法运算，计算复杂度较高。文章针对计算复杂度问题提出了一种改进的算法，通过选取合适的门限值，去除了LDPC码译码之后不可靠符号的译码软信息，减少了同步参数估计时参与计算的不可靠样点的个数，可以有效减少原算法的计算量。仿真结果表明，改进算法的系统误码性能及参数估计的均方根误差（RMSE）与原EM算法的性能接近，同时减小了原EM算法的计算量。     

导航卫星星载自主轨道预报技术

全球导航星座自主导航技术对卫星自主轨道预报精度和计算速度提出了新的高要求,结合地面长期轨道预报精度现状和星载计算机性能,提出一种基于地面上注长期电文的卫星自主轨道预报技术。该技术的主要特点有二:首先,充分利用地面上注电文的高精度和高凝练度,可兼顾参考星历的高精度和节省星上存储资源;其次,选用状态转移的星上分析解算法,与地面上行注入、星上存储的方式相比,可大大节约星地上行数据量、星上数据存储量和计算量。通过仿真试验对计算资源、存储资源消耗和预报精度作了统计分析,结果表明,采用该技术进行星上自主轨道预报,计算资源占用少、计算速度快、预报精度高,该技术对于导航星座自主导航总体技术有着重要应用价值。     

一种新的Turbo译码算法及其仿真实现

通过对Turbo码的原有译码算法的研究和仿真,发现原译码算法延时较大、译码速率较低,为了改善译码性能,提高译码速率、减小译码延时,文章提出了一种新的译码算法,并进行了性能仿真和工程实现,证明这种译码算法具有良好的性能和实用价值,与原有译码算法比较,在性能上也有优越性。     

复杂约束下航天器姿态机动球面几何规划方法

针对航天器进行大角度姿态机动过程中约束多且复杂的问题，提出一种基于球面几何的姿态规划方法。该方法将复杂指向约束描述为多个禁入锥，设计了区分有效约束和无效约束的路径约束检测方法，能有效减少当前路径处理的约束数量；然后将三维空间避障问题映射到二维平面上，通过球面几何距离公式推导了中间姿态指令解析解。仿真结果表明，该方法规划的姿态机动路径不仅能够满足复杂指向约束，而且具有节省机动时间、计算效率高的优点。     

一种高速Reed—Solomon译码器的实现结构与Simulink建模仿真

将修正的Euclid算法作为RS译码的核心算法，讨论了一种RS译码算法的原理与实现结构；以最终采用FPGA实现该RS译码算法为目的，使用Simulink工具建立了RS编译码器的精细模型。     

基于一种专用星载高速总线结构的FIFO容量计算

目前在拥有多遥感器的遥感卫星数据传输与处理系统中关于FIFO容量的计算还没有一种准确的计算方法。针对专用星载高速数据传输总线结构的数据传输过程,推导出了计算FIFO中可能达到的最大数据量的一种算法,为FIFO的容量选取提供了理论计算依据。仿真结果表明,推导出的计算公式对FIFO容量选取有很强的工程指导意义。与目前凭经验选取FIFO容量的方法相比,可以有效地节省芯片的存储资源。
     

一种维特比译码改进算法的研究

介绍传统维特比译码算法的基本原理;根据卷积编码的原理,结合(2,1,7)卷积码的子网表,提出一种维特比译码的改进算法,仿真结果表明,改进算法是可行的;最后通过数据分析,得出该算法与传统的译码算法相比具有存储量小、译码延迟短的优点。该算法同样适用于其它的卷积编码。     

低密度奇偶校验码快速收敛译码算法研究

介绍低密度奇偶校验码(LDPC码)的构造方法和置信传播译码算法,引入基于校验节点的一种快速收敛译码算法——串行译码算法。从树的深度方面分析串行译码算法的消息收敛特性,证明该算法与置信传播译码算法相比具有较好的收敛特性,且降低了译码复杂度。在加性高斯白噪声(AWGN)环境下,采用BPSK调制方式分别对串行译码算法和置信传播算法进行了计算机仿真。结果表明,串行译码算法的译码性能具有明显的改善。该算法使硬件实现变得更容易,资源占有量会降低,这就为LDPC码的工程实现提供了一种可行的方案。     

BRAM存储器EDAC容错技术可靠性分析

SRAM型FPGA内部高密度BRAM存储模块作为用户存储资源,在空间运行中易受单粒子翻转效应影响,造成用户数据失效,EDAC技术被广泛采用作为其容错手段.对于商用型SRAM - FPGA,编码/解码模块可靠性对EDAC容错技术有效性具有很大影响,因此本文在考虑编码/解码模块可靠性影响情况下,对商用SRAM - FPGA...     

深空通信中LDPC码的一种译码算法

LDPC码由于具有逼近仙农极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度,在深空通信中具有重要的应用前景。文章在简要介绍CCSDS（空间通信系统咨询委员会）中LDPC码编码规范的基础之上,采用多维EXIT图对其译码门限和收敛速度进行了研究,最后重点研究了译码算法,通过改进归一化最小和算法提出了一种自适应归一化最小和算法,该算法保留了归一化最小和算法的所有优点,改善了不同信噪比条件下的译码性能,并解决了归一化因子的选择难题,适合在资源受限的深空通信中应用。
     

P码直接捕获算法的设计及资源优化

针对P码直接捕获消耗资源较多的问题,提出了一种资源优化的方法。该方法在检测概率、虚警概率和捕获时间满足系统要求的约束下,对存储资源、乘法器资源与逻辑资源进行多目标的优化,并通过兼容FFT快速捕获法与延迟相乘法的特点,能够自由地分配时域与频率搜索的并行度,因此该方法能够适用于各种形状的二维不确定域搜索任务,更有效地对资源消耗进行优化。     

OFDM系统中TURBO码译码算法研究

研究多径衰落信道下TURBO编码OFDM系统的特性,推导出一种TURBO码在OFDM系统具体应用方式,得到OFDM系统中TURBO的译码算法。并从推导结果确定,平均信噪比和信噪比弥散度是影响系统性能的两个重要参数。仿真结果表明,与IEEE 802.11 A定义的物理层性能相比,采用提出的TURBO译码算法,可以提高整个系统性能,信噪比改善2.9DB;在大平均信噪比和小信噪比弥散度条件下,系统性能较好,误帧率较低。     

航天器资源约束的时间拓扑排序处理方法

针对航天器自主任务规划中的资源受限、约束复杂、活动并行等问题,提出了基于时间拓扑排序的航天器资源计算方法。考虑规划结果中资源产生及消耗,采用资源约束网络模型表示规划中动作的资源需求。通过分析资源变化与动作执行时间的关系,在资源处理过程中对资源约束网络的资源突变时刻进行拓扑排序,优化了流量推进路径的选择过程,时间复杂度为O(n 2 )。数值仿真结果表明,算法提高了规划过程中资源处理的效率。     

神经网络修正的速度约束辅助车载SINS定位算法

对于车载全球导航卫星系统(GNSS)/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统，针对GNSS失效而SINS单独工作时仅使用速度约束辅助SINS其纵向位置误差逐渐发散的问题，提出一种神经网络修正的速度约束辅助车载SINS定位算法。通过径向基函数(RBF)神经网络预测SINS纵向位置误差修正系数，以提高SINS单独工作时的定位精度；此外，提出一种限定记忆指数加权实时估计量测噪声的自适应滤波算法。在人为设置GNSS失效以及真实隧道场景下进行车载试验，结果表明本文算法能够在不停车情况下在线修正SINS纵向位置误差，相比于速度约束与卡尔曼滤波相结合的常规算法，有效地提高了GNSS失效时的车载SINS定位精度。