针对FTN信号接收算法复杂度高、硬件资源消耗大的问题,在FG-SS-BP算法理论模型基础上优化运算结构,提出泰勒简化-高斯近似-置信传播(TS-GA-BP)和查表-高斯近似-置信传播(CT-GA-BP)两种利于FPGA实现的设计方案。实验结果表明,在误码性能为10–4的条件下,采用4阶泰勒展开的TS-GA-BP方案和采用8bit查表的CT-GA-BP方案对比原FG-SS-BP算法性能分别损失0.2dB和0.3dB,最高吞吐率分别为139.7Mb/s和85.3Mb/s。两方案的资源消耗各有侧重,TS-GA-BP主要依赖计算资源,而CT-GA-BP主要依赖存储资源。因此,可依据不同资源环境选取合适方案,便于与其他通信模块级联如图2所示，其输入为串行数据：均值向量E、方差向量D和y序列。若以L点序列表示升根余弦函数h(t)，则在接收端分别缓存2L–1位的E、D值，完成串并转换。后续的卷积运算、加权累加运算及生成Λ的计算，均采用并行结构以提升处理速度。模块最终并行输出L位Λ值。4测试结果4.1软件仿真采用Matlab软件仿真平台，在加速系数τ取0.8、升根余弦函数滚降系数取0.3的条件下对BPSK调制的FTN信号做仿真，均做三次迭代，考虑加性高斯白噪声信道。取L为9，考 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name虑8个点的码间串扰值。图3表示不同泰勒展开阶数对误码性能的影响。在小信噪比情况下，不同泰勒展开阶数对误码率几乎没有影响；在大信噪比情况下，随着泰勒展开阶数的增加，误码性能不断逼近FG-SS-BP算法。但泰勒展开阶数的增加并不能无限提升误码性能，综合考虑资源消耗，选取4阶泰勒展开。在10–4误码率情况下，4阶泰勒展开TS-GA-BP较FG-SS-BP算法性能损失为0.2dB，足以保证误码性能。此外，4阶泰勒展开由于式（14）的特殊性质，偶次幂项为0，仅需要做4次乘法和2次加法。信号接收算法的优化-数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机图4表示查表法中单个数据的比特数对误码率的影响。数据的比特数越大，即存储查找表的精度越高，其误码性能越好。但随着比特数的增大信号接收算法的优化-数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机，存储表的大小成倍增长，资源消耗增加。在10–4误码率情况下，8bit查表量化CT-GA-BP较FG-SS-BP算法性能损失为0.3dB，均衡考虑资源消耗和性能， 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name其处理精度足以满足设计需求。图5对比了本文所提出的TS-GA-BP方案、CT-GA-BP方案、原FG-SS-BP算法和目前唯一在硬件上实现的BCJR算法的误码性能。虽试，综合工具为Altera公司提供的Quartus13.0Ⅱ。两方案均做三次迭代，取L为9，考虑8个点的码间串扰值。取τ为0.8，实现25%的加速。本文提出的两种方案是在原FG-SS-BP理论模型基础上简化运算，降低了资源消耗，因此，可以做并行处理。测试结果显示，TS-GA-BP方案最高时钟可达到200MHz，吞吐率达到139.7Mb/s；CT-GA-BP方案受限于ROM的硬件读取速度[15]，最高时钟频率为100MHz，吞吐率为85.3Mb/s。文献[11]提出的BCJR方案，是除本文之外目前仅有的在FPGA上成功实现FTN的方案，其迭代资源消耗大，难以并行处理，且单次迭代消耗6.5个时钟，做8次串行迭代，在最高时钟频率333MHz下吞吐率仅为333/(8*6.5)=6.4Mb/s。由表2各方案吞吐率的比较可见，本文提出的两种方案在吞吐率方面具有优势。4.3资源分析本文提出的TS-GA-BP方案和CT-GA-BP方案在AlteraEP2S30型FPGA上进行综合，资源消耗情况如表3所示，各类FPGA资源消耗低，可拓展性强。两方案的主要区别在于依赖的资源类型不同。TS-GA-BP方案占用计算资源多，存储资源少，仅使用0.63%的memorybits，适用于存储资源紧张而计算资源宽信号接收算法的优化-数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name