摘? 要: 通過對同步系統中漢明距發生器的關鍵部分——累加器" title="累加器">累加器實現方法的對比論證,給出了一種節省資源、魯棒性強的高速漢明距發生器的設計方案；通過FPGA進行了設計仿真；給出了該漢明距發生器在同步系統中的應用方法；最終將該設計應用于一種高速衛星幀同步" title="幀同步">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" title="幀同步系統">幀同步系統" 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關鍵詞: 幀同步? 漢明距發生器? 華萊" title="華萊">華萊士樹? 全流水
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在信道編碼中,把兩個碼組中對應碼位上具有不同二進制碼元的位數定義為兩個碼組的距離,稱為漢明(Hamming)距,簡稱碼距。漢明距是信道編碼的一個重要參數,它不僅可以衡量一種編碼的檢錯和糾錯能力,而且可以用來衡量兩個碼字的相似程度。幀同步是數字通信中的一項關鍵技術。實現同步的基本思想就是計算從數據流中提取出的碼字與本地同步碼字的漢明距d,通過d衡量它們的相似程度,在d連續數次小于一定門限的前提下,即可判斷系統進入同步狀態。漢明距發生器的性能決定著整個幀同步系統的性能,特別是在數據速率很高的情況下,更成為限制同步系統數據速率的瓶頸。本文首先運用文獻[2]中提出的一種最佳累加器實現方案通過FPGA設計了32位高速漢明距發生器,針對其存在的占用資源多和速度不夠的缺陷,提出了一種新的高速漢明距發生器設計方案,通過FPGA實現,用于幀同步系統中。
1 位擴展華萊士樹算法設計的高速漢明距發生器的性能分析
漢明距發生器的基本原理是把兩個碼字的對應位進行異或,然后統計異或結果中1的個數。異或在FPGA中很容易實現,在此不做討論。對于累加器,有多種實現方式,在文獻[2]中給出了三種實現方案:超前進位加法器方案、級聯型全加法方案和進位保留加法陣列方案。對三種方案的性能及所耗的資源進行分析、論證,得出進位保留加法陣列方案與其它兩種方案相比,速度快且占用資源少。該方案用位擴展方式實現華萊士樹加法運算。華萊士樹是乘法器中部分積化簡的一種樹型結構,詳見文獻[3]。為實現實際所需的32位高速漢明距發生器,在此先對位擴展華萊士樹算法進行簡單的分析說明,再對其進行FPGA設計仿真。
設一個1位的全加器有三個輸入 A、B、Ci和兩個輸出S、Co。其中A和B是加數與被加數,Ci是輸入進位,S是和,Co是輸出進位。三個輸入對兩個輸出而言是對稱的,即使它們互相交換位置結果也不會受影響。如果把一串全加器簡單排成一行,它們之間的進位線不連接,則這一串全加器稱為進位保留全加器。它具有如下特性:三個輸入數之和等于兩個輸出數之和,即三個相加數每通過一次進位保留加法器,其個數就變為原來的2/3。利用該特點,對于所有相加數,在第一級將這些相加數分成3個一組,每組進入一個進位保留加法器,產生的和與進位數為原來的2/3,但是產生的和位數有所擴展,輸入輸出線旁所標的數字代表了擴展位數。在第二級再將上一級的輸出分為3個一組,分別相加,依此類推,直到最后形成兩個操作數,即累加和與累加進位。再將二者用超前進位相加器相加即可得所求結果。圖1是八個1位加數的位擴展漢明距發生器設計簡圖。
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實際設計中用位擴展相加法設計的32位漢明距發生器用了89個全加器,8級華萊士樹,一個8位超前進位加法器。如果實現全流水(為了適應高速數據,提高同步系統適應輸入數據時鐘的可能不規則或不均等性,將所有的全加器都放在移位寄存器之間的設計,在此稱為全流水。將系統適應輸入數據時鐘的可能不規則或不均等性的能力,在此稱為系統的魯棒性)。要用212個移位寄存器。可見,運用該算法設計的高速漢明距發生器占用資源很多。而在FPGA設計中,資源有限又寶貴。
在沒有加入流水的情況下,用位擴展華萊士樹算法對32位漢明距發生器累加器進行了FPGA設計仿真,通過Altera器件EPF10K30RC240-3實現了32位同步字的漢明距計算。仿真結果如圖2所示。
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用位擴展華萊士樹算法設計的32位漢明距發生器累加器仿真延時矩陣部分典型數據如表1所示。
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矩陣左端一列是輸入(Source),第一行是輸出(Destination),中間部分是延時τdelay,有斜線的表示存在最大延時τmax_delay和最小延時τmix_delay,斜線前是最小延時τmin_delay,斜線后是最大延時τmax_delay。同步系統要實現幀同步,系統必須能夠適時地得到漢明距d。這要求漢明距發生器的所有輸入輸出最大延時不能超過流過數據流的時鐘周期Tclk的一半,即
。圖2中τmax_delay約為37ns,因此，Tclk≥2×37=74ns。最高數據速率為
。在實際的幀同步系統中,要對48.568Mbps高速數據流進行幀同步,該漢明距發生器遠不能達到要求。
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通過以上分析和實際設計仿真可知,位擴展華萊士樹算法設計的高速漢明距發生器有兩個問題:一是浪費資源;二是速度不夠。為了滿足實際需求,必須在這兩個方面進行改進。
2 位權值" title="權值">權值華萊士樹算法設計的高速漢明距發生器
實際設計中,對于資源浪費問題,采用一種位權值的辦法取代位擴展,不僅減少了輸入輸出引腳數,同時減少了全加器的個數和華萊士樹的級數。位權值相加是指將全加器的輸入輸出按權值的異同分類相加,而不進行位擴展。圖3是位權值相加法設計的8位漢明距發生器的實現原理圖。輸入輸出線旁所標是該數據線的單位。與圖1相比較,圖3所用全加器的個數少一個,輸入輸出線數少24條,華萊士樹級數少一級。位擴展相加法與位權值相加法設計的8位漢明距發生器占用資源情況如表2所示。如果設計32位漢明距發生器,兩種實現方案占用資源情況如表3所示。
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通過以上分析以及表2和表3中的數據對比可知,位權值相加法所占用的資源明顯少于位擴展相加法。同時由于前者的華萊士樹級數低,處理延時要小于后者的處理延時。但要為48.568Mbps的數據流甚至更高速數據流提供幀同步所需的適時漢明距,同時提高系統的魯棒性。實際實現中加入了全流水,使得所有的加法器都在兩個流水寄存器之間。
在仿真中,假設數據速率為50Mbps,時鐘周期為20ns,將漢明距發生器加入了7級流水寄存器,漢明距發生器在時鐘上升沿鎖存數據,經全加器計算后傳到下一級流水寄存器的輸入端,在下一個時鐘上升沿將結果下傳,經過6個時鐘周期后,在第7個時鐘上升沿將結果給出(圖4中大約150ns豎線處所示。仿真結果對準了第8個時鐘的下降沿,這是由于FPGA仿真程序輸入輸出管腳延時的緣故)。加入流水的位權值法設計的漢明距累加器基于時鐘周期為20ns的仿真波形如圖4所示。
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通過FPGA仿真工具Timing Analyzer對位權值法設計的32位高速漢明距發生器的累加器進行了速度及關鍵路徑延時測試。結果表明,所設計的漢明距累加器關鍵路徑延時小于8ns,可以工作的最高數據速率為125Mbps,完全滿足實際系統的高速幀同步設計要求。
3 位權值相加法設計的高速漢明距發生器的應用
設計高速漢明距發生器的目的是為數字通信幀同步系統提供適時的漢明距,為同步系統提供同步基準。本設計在實際幀同步系統中應用的基本原理如圖5所示。圖5中串行數據移入移位寄存器,在數據流的相應位置提取32位的數據信息,與本地同步字相異或,結果送入32位高速流水累加器;累加器送出6位漢明距,控制系統根據漢明距的值來判斷系統狀態,若滿足幀同步條件,同步狀態控制系統給出同步控制信號和同步狀態信息,系統進入同步態,接收系統可以接收下一幀數據。對于系統同步狀態與非同步狀態之間的轉換,同步系統理論有詳盡說明,在此不做進一步解釋。
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為了滿足實際幀同步系統中對高速漢明距發生器的設計要求,本文首先運用位擴展華萊士樹算法進行了高速漢明距發生器累加器的分析、設計與仿真,對其占用資源多、速度低兩個關鍵性問題進行了改進。運用位權值相加法取代了位擴展相加法,解決了占用資源多的問題;運用全流水的方法解決了速度不夠的問題并給出了該漢明距發生器在實際數字通信幀同步系統中的應用。實踐證明,位權值法設計的全流水高速漢明距發生器完全滿足實際同步系統的設計要求,而且節省資源、魯棒性強、可移植性好。
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參考文獻
1 曹志剛,錢亞生.現代通信原理. 北京: 清華大學出版社, 1994
2 鄒 翊,王 華,匡鏡明.漢明距離發生器實現方案的研究 [J]. 電訊技術,2001;41(6)：5～8
3 羅 莉,胡受仁.一個并行高速乘法器芯片的設計與實現. 計算機工程與科學, 1997；11
4 Singh S， Rose J. The Effect of Logic Block Architecture?on FPGA Performance.IEEE Journal of Solid-State Circuits，?1992；27(3)
5 Digital Communications, John G.Proakis. Publishing House?of Electronics Industry. Beijing,2001
6 宋萬杰,羅豐,吳順君.CPLD技術及其應用. 西安：西安電子科技大學出版社,2000