پیاده‌سازی FPGA یک مبدل معکوس RNS مبنای سه بدون ضرب‌کننده برای مجموعه‌ی جدید ۴-پیمانه‌ای {3^n, 3^n-2, 3^n+2, 3^n-1} با استفاده از منطق سه‌حالتهٔ رمزگذاری‌شدهٔ دودویی.

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 عضو هیات علمی/ گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

10.22034/tjee.2026.67364.5023

چکیده

این مقاله به ارائه یک پیاده‌سازی مبتنی بر FPGA از مبدل معکوس RNS بدون استفاده از ضرب‌کننده با مجموعه چهار پیمانه‌ ای جدید {3^n, 3^n-2, 3^n+2, 3^n-1} می‌پردازد. در روش پیشنهادی، با استفاده از سیستم منطقی مبنای سه نامتعادل، فرآیند تبدیل باقیمانده ها به عدد وزن دار به‌صورت بهینه و با حداقل پیچیدگی محاسباتی و مصرف منابع سخت‌افزاری انجام می‌شود. هسته معماری این سیستم با بهره‌گیری از ساده‌سازی‌های ریاضی و ویژگی‌های اختصاصی مجموعه پیمانه‌ مورد نظر، نیاز به واحدهای ضرب سخت‌افزاری را مرتفع نموده است. در این طراحی، ارقام مبنای سه به کد های دودویی نگاشت شده‌اند تا امکان پیاده‌سازی آن بر روی پلتفرم‌های متداول FPGA فراهم گردد. این ساختار برای کاربردهای با نیاز به پردازش پرسرعت طراحی شده است. با توجه به عدم وجود نمونه‌ای مشابه از مبدل معکوس RNS مبنای سه با مجموعه پیمانه 4 تایی در تحقیقات پیشین، یک روش مرجع جهت مقایسه و ارزیابی عملکرد پیاده‌سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی و سنتز، حاکی از کارایی بالای طرح پیشنهادی در ابعادتراشه، سرعت عملیاتی و مصرف انرژی بوده که آن را به گزینه‌ای مناسب برای سیستم‌های پردازش سیگنال و رمزنگاری با کارایی بالا و مصرف توان پایین تبدیل می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

FPGA Implementation of a Multiplier-Free Ternary RNS Reverse Converter for a new 4-Moduli Set {3^n,3^n-2,3^n+2,3^n-1} Using Binary-Encoded Ternary Logic.

نویسندگان [English]

  • Javad Ahsan 1
  • Ebrahim Farshidi 2
  • Gholamreza Akbarizadeh 2
1 Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this paper, we present a novel FPGA-based implementation of a multiplier-free reverse converter for the residue number system (RNS) using a new 4-moduli set {3^n, 3^n-2, 3^n+2, 3^n-1}. The proposed method leverages the unbalanced ternary logic system to achieve efficient residue-to-binary conversion with reduced computational complexity and hardware resource usage. The core architecture eliminates the need for hardware multipliers by exploiting mathematical simplifications and residue properties inherent to the chosen moduli set. Ternary digits are encoded in binary to enable implementation on conventional FPGA platforms. The design is suitable for high-speed applications. Since no comparable ternary RNS reverse converter exists in the current literature, a baseline method was implemented for evaluation. Simulation and synthesis results confirm the efficiency of the proposed design in terms of area, speed, and power consumption, making it a promising solution for low-power, high-performance signal processing and cryptographic systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Residue number system (RNS)
  • reverse converter
  • ternary logic systems
  • modular arithmetic