《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于極化碼的分布式信源編解碼系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全 10期
周峻輝,,楊 紅,卿粼波,吳曉紅,,趙祥偉
(四川大學(xué) 電子信息學(xué)院,四川 成都610065)
摘要: 為解決在終端資源受限的場(chǎng)景下難以進(jìn)行壓縮編碼的問題,,在FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)了一種基于極化碼的分布式信源編解碼系統(tǒng),。系統(tǒng)在反饋機(jī)制下通過刪除部分極化碼校驗(yàn)比特實(shí)現(xiàn)了碼率自適應(yīng)傳輸。最后采用Verilog硬件描述語言在Xilinx公司的Virtex-7系列開發(fā)板上進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),。測(cè)試結(jié)果表明,,采用時(shí)鐘頻率為200 MHz的情況下,系統(tǒng)的吞吐率可達(dá)到919 kb/s,。
中圖分類號(hào): TN911.2
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.10.010
引用格式: 周峻輝,,楊紅,卿粼波,,等. 基于極化碼的分布式信源編解碼系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,,2021,40(10):61-66.
Design and implementation on FPGA of distributed source coding system based on polar codes
Zhou Junhui,,Yang Hong,,Qing Linbo,Wu Xiaohong,,Zhao Xiangwei
(School of Electronics and Information Engineering,,Sichuan University,Chengdu 610065,,China)
Abstract: To solve the problem that it is hard to do compression coding in the situation that the resources are constrained at the terminal devices, a distributed source coding system based on polar codes is designed on FPGA. The system realizes the rate-adaption tranmission by puncturing some check bits under the feedback scheme. Finally, this system is designed by Verilog hardware description language and carried out on Xilinx Virtex-7 evaluation platform. The test results show that the throughput of the system can reach 919 kb/s when the clock frequency is 200 MHz.
Key words : distributed source coding,;polar codes;FPGA

0 引言

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1-2],、監(jiān)控技術(shù)[3],、衛(wèi)星通信[4]等技術(shù)的發(fā)展,資源受限終端的應(yīng)用場(chǎng)景日漸普遍,。但這類終端因特定場(chǎng)景對(duì)其低功耗,、小型化的要求而面臨資源限制,所以在對(duì)其數(shù)據(jù)壓縮編碼的過程中必須要考慮計(jì)算的復(fù)雜度,。傳統(tǒng)的信源編碼方案采用聯(lián)合編碼的方式對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,,在編碼端進(jìn)行大量的計(jì)算,所以不再適用于這些資源受限的終端設(shè)備,。而分布式信源編碼(Distributed Source Coding,,DSC)方案則是通過各編碼端獨(dú)立編碼,在解碼端充分考慮信源間相關(guān)性來實(shí)現(xiàn)聯(lián)合解碼,,從而將大量的計(jì)算過程從對(duì)復(fù)雜度敏感的編碼端轉(zhuǎn)移到了資源相對(duì)豐富的解碼端,,因此分布式信源編碼更適合應(yīng)用于編碼端資源受限的場(chǎng)合,。

現(xiàn)在分布式信源編碼得到了日漸深入的研究,同時(shí)對(duì)信道碼的研究更是科研人員關(guān)注的重點(diǎn)?,F(xiàn)在的分布式信源編解碼系統(tǒng)一般采用應(yīng)用廣泛的LDPC碼[5]或Turbo碼[6-7],。此外2009年Arikan教授提出的極化碼[8]作為第一個(gè)被嚴(yán)格證明可以達(dá)到香農(nóng)極限的信道編碼方法,其具備更優(yōu)良的檢錯(cuò)能力,、更好的碼率兼容性和更低的編譯碼計(jì)算復(fù)雜度,,所以有學(xué)者開始研究將極化碼應(yīng)用在分布式信源編碼中。文獻(xiàn)[9-10]分別實(shí)現(xiàn)了一種基于極化碼的分布式信源編碼系統(tǒng),,但這些系統(tǒng)均按固定碼率進(jìn)行傳輸,所以不能獲得最佳的信源壓縮性能,。


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作者信息:

周峻輝,,楊  紅,卿粼波,,吳曉紅,,趙祥偉

(四川大學(xué) 電子信息學(xué)院,四川 成都610065)


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