基于线段投影的ADMM-LP译码算法硬件实现

作     者：张俊伟 郑昱津 刘惠阳 夏巧桥 ZHANG Jun-wei;ZHENG Yu-jin;LIU Hui-yang;XIA Qiao-qiao

作者机构：华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079 武汉大学计算机学院武汉430072 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第6期

页      面：2469-2476页

学科分类：07[理学] 070104[理学-应用数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金(62101204) 湖北省自然科学基金(2020CFB474) 中央高校基本科研业务费专项(CCNU20ZT002)。 

主　　题：译码算法 交替方向乘子法 线段投影算法 硬件实现 

摘      要：奇偶校验多胞体投影是交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)译码算法中最为复杂的部分,复杂的投影计算使得ADMM译码算法复杂度较高且无高效的硬件实现方案。使用线段投影算法(line segment projection algorithm, LSA)计算校验多胞体投影可以省去复杂的排序和迭代操作,仅需进行简单的加减与比较运算,十分适合硬件实现。首先针对硬件实现对线段投影算法进行简化,并设计了完整的ADMM译码硬件实现方案,在FPGA (field programmable logic gate array)中搭建了完整译码平台进行实验。实验表明:相较于已有的译码器,本文实现的ADMM-LSA译码器误码率性能基本一致,译码速度提高了30.6%,且在硬件资源消耗上有大幅减少,其中LUT (look up table)资源使用量减少了40.3%,(flip flop, FF)资源减少67.6%,(digital signal processing, DSP)资源减少54.5%。