卷積Turbo碼編譯碼器FPGA實(shí)現(xiàn)的研究

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1、上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文卷積Turbo碼編譯碼器FPGA實(shí)現(xiàn)的研究姓名：高子旺申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：顧美康20100301摘要卷積Turbo碼因其優(yōu)異的糾錯(cuò)性能越來越受人門的關(guān)注，而編碼器和譯碼器是編碼理論實(shí)際應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)。論文根據(jù)IEEE802．16e標(biāo)準(zhǔn)，以低時(shí)延、高吞吐量、支持高時(shí)鐘頻率、參數(shù)可配置為目標(biāo)，對(duì)卷積Turbo碼編碼器和譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。論文介紹了卷積Turbo碼編碼原理，之后采用至上而下的方法對(duì)編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)。序列交織器和子塊交織器是編碼器的

2、重要組成部分，也是提高編碼器時(shí)鐘頻率的瓶頸。論文采用基于查找表的方法，實(shí)現(xiàn)的交織器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、時(shí)延小、邏輯鏈路短等優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)最高時(shí)鐘頻率得以保證的前提下，論文還對(duì)交織器的存儲(chǔ)空間進(jìn)行了合理的劃分，盡量減小內(nèi)嵌RAM的開銷。此外論文還對(duì)編碼器流程做了詳細(xì)而合理的設(shè)計(jì)，以減小編碼器時(shí)延，提高吞吐量。類似的，在譯碼器設(shè)計(jì)之前介紹了譯碼原理，詳細(xì)推導(dǎo)了MAP譯碼算法和Max．109．MAP譯碼算法，主要包括分支度量、前向狀態(tài)度量、后向狀念度量、外部信息、對(duì)數(shù)似然比的計(jì)算。分析了卷積Turbo碼譯碼

3、器的關(guān)鍵路徑，和傳統(tǒng)Turbo碼譯碼器一樣，關(guān)鍵路徑存在于前／后向狀態(tài)度量計(jì)算單元，由加法器、求最大值邏輯鏈路、歸一化處理邏輯鏈路組成。不同的是求最大值操作對(duì)象由二個(gè)變成四個(gè)，這也是CTC譯碼器的最高時(shí)鐘頻率比傳統(tǒng)Turbo碼譯碼器的最高時(shí)鐘頻率低的原因。專門設(shè)計(jì)了四個(gè)數(shù)據(jù)求最大值邏輯鏈路，并放棄狀態(tài)度量歸一化處理操作以縮短關(guān)鍵路徑，提高系統(tǒng)最高時(shí)鐘頻率。為了減小譯碼時(shí)延，提高吞吐量，采取了下列措施：首先，采用流水線技術(shù)，將譯碼器數(shù)據(jù)處理過程分為數(shù)據(jù)分離、譯碼迭代、數(shù)據(jù)輸出，譯碼迭代能連續(xù)進(jìn)行，不用等待

4、數(shù)據(jù)分離或者數(shù)據(jù)輸出。其次，調(diào)整分量譯碼順序，先進(jìn)行第二分量譯碼再進(jìn)行第一分量譯碼，這樣信息比特判決時(shí)不需要對(duì)信息比特的對(duì)數(shù)似然比進(jìn)行解交織，節(jié)省了時(shí)間。最后，前向狀態(tài)度量計(jì)算和后向狀態(tài)度量計(jì)算同時(shí)進(jìn)行，在不犧牲譯碼性能的前提下，提前了外部信息的計(jì)算，減小了時(shí)延。關(guān)鍵字：卷積Turbo碼，F(xiàn)PGA，MAP，Max-log-MAP，時(shí)延Inordertoreducethedecoderlatencyandimprovethethroughout，thefollowingmeasuresareadopted

5、．Firstly,adoptpipelinetechnique，dividingthedecodingprocessintodatade-multiplexing,decodingiterationanddataoutput．DecodingiterationCallbecontinuouslycarriedoutwithoutwaitingfordatade-multiplexingordataoutput．Secondly,adjustthesub—decodingsequence．DEC2goah

6、eadofDECI．itsavestime，becausethereisnoneedtode-interleavethelog·likelihoodratioofinformationbitswhenjudgetheinformationbits．Finally,calculatetheforwardstatemetricsandbackwardstatemetricsatthesametime．Bycalculatingtheexternalinformationinadvance，itreduces

7、thedecodinglatency，withoutsacrificingthedecodingperformance．Keywords：CTC，F(xiàn)PGA，MAP，Max-log—MAP,LatencyIll論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。論文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的聲明并表示了謝意。作者簽名：高尋旺日期：Zo[o-5、『7論文使用授權(quán)聲明本人完全了解上

8、海師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其它手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。作者躲南子跌刷讎稀眺刎心『7上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1．1課題背景第一章緒論在Turbo碼提出之前，由Reed—Solomon碼、交織器、卷積碼串行構(gòu)成的級(jí)聯(lián)碼曾被當(dāng)時(shí)的人們認(rèn)為糾錯(cuò)性能最優(yōu)秀的碼，被廣泛的應(yīng)用于深空通信和數(shù)字視頻傳播。