turbo乘積碼譯碼器的并行實(shí)現(xiàn)方法

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1、Turbo乘積碼譯碼器的并行實(shí)現(xiàn)方法*陸連偉，馮占斌(廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州510663)摘要:本文介紹了Turbo乘積碼(TPC)的串行和并行譯碼器結(jié)構(gòu)，提供了一種TPC譯碼器的并行實(shí)現(xiàn)方法，該方法對(duì)譯碼器乘積碼的P(P≥8)行或列進(jìn)行并行譯碼，在性能不下降的情況下，顯著提高了譯碼器的吞吐量。與此同時(shí)，文中對(duì)傳統(tǒng)的分量譯碼器算法———CHASE算法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的譯碼器縮短了譯碼周期，從而進(jìn)一步提高了吞吐量。本文設(shè)計(jì)的譯碼器結(jié)構(gòu)適用于多子碼的TPC譯碼器，可實(shí)現(xiàn)不同碼字的兼容。關(guān)鍵詞:Turbo乘積碼迭代譯碼并行譯碼CHASE算法中圖分類號(hào):TN914．31文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

2、文章編號(hào):1002－0802(2014)12－1371－04AParallelImplementationofTPCDecoderLULian－wei，F(xiàn)ENGZhan－bin(GuangzhouHAIGECommunicationsGroupIncorporatedCompany，GuangzhouGuangdong510063，China)Abstract:Thispaperdescribestheserialandparallelstructuresofturboproductcodes(TPC)，proposesapar-allelimplementationofTPCtorealiz

3、esimultaneousdecodingofP(P≥8)row－wiseorcolumn－wisecodevec-torsofaproductcode，thusthedecodingthroughputisobviouslyraisedwithoutanyperformancedegradation．Furthermore，thetraditionaldecoderalgorithm———CHASEalgorithm，ismodified，andthismodifiedalgorithmcouldreducethedecodingcycleandthusfurtherincresetheth

4、roughput．TheproposeddecoderarchitectureisappliedtoTPCdecoderofmulti－subcodeandcouldachievecompatibilityofamongdifferentcodons．Keywords:Turboproductcode;iterativedecoding;paralleldecoding;CHASEalgorithmTPC譯碼算法通常采用軟判決迭代譯碼算0引言［3－4］，該算法對(duì)碼字的行和列進(jìn)行重復(fù)迭代譯碼法Turbo碼具有接近香農(nóng)極限的優(yōu)越性能［1］，它的出現(xiàn)是信道編碼研究中的一項(xiàng)重大突破，被稱為二十一世紀(jì)的

5、糾錯(cuò)編碼。Turbo乘積碼(TPC)作為Turbo碼在譯碼算法上的延伸，且譯碼復(fù)雜度較低，也受到了世界范圍內(nèi)信息和編碼理論界的關(guān)注，并成為該領(lǐng)域近幾年來研究的熱點(diǎn)。TPC為塊狀碼，一般由兩個(gè)或兩個(gè)以上的分組碼經(jīng)編碼后成為二維、三維或多維的編碼塊。這里的分組碼在乘積碼中常稱為子碼，這些子碼可以相同也可以不同，可以是BCH碼、奇偶校驗(yàn)碼、擴(kuò)展?jié)h明碼等，并可對(duì)乘積碼的編碼塊進(jìn)行截短，從而構(gòu)成滿足通信系統(tǒng)要求的碼率。目前無線通信系統(tǒng)中，以擴(kuò)展?jié)h明碼作為子碼的居多［2］。以此獲得很高的糾錯(cuò)能力。由于按照串行的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)行和列的譯碼嚴(yán)重影響了譯碼器的吞吐量，因此并行譯碼器的研究成為重點(diǎn)。文中，我們提供了一

6、種更高效的并行譯碼方法，并對(duì)子碼為擴(kuò)展?jié)h明碼的TPC分量譯碼器進(jìn)行了改進(jìn)，經(jīng)過改進(jìn)后的譯碼器可以成倍提高吞吐量，而同時(shí)又不提高存儲(chǔ)需求。本文結(jié)構(gòu)如下，第1節(jié)介紹TPC串行譯碼結(jié)構(gòu)及本文使用的并行譯碼結(jié)構(gòu)，并對(duì)并行譯碼結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)單元這一關(guān)鍵模塊做了說明，第2節(jié)介紹改進(jìn)的分量譯碼器算法［5］，最后對(duì)本文所做工作進(jìn)行總結(jié)。*收稿日期:2014－08－26;修回日期:2014－10－15Ｒeceiveddate:2014－08－26;Ｒeviseddate:2014－10－15·1371·通信技術(shù)2014年www．txjszz．com譯碼器設(shè)計(jì)時(shí)需使用額外的電路來選擇對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

7、的方法如圖3所示，其中方格中的數(shù)字表示存儲(chǔ)器的編號(hào)，pi(i=0，…，7)表示并行處理器，分別對(duì)應(yīng)所處理的行子碼或列子碼的位置，由圖可以看出，存儲(chǔ)器與處理器一一對(duì)應(yīng)。存儲(chǔ)器中每個(gè)方格存儲(chǔ)TPC碼字對(duì)應(yīng)位置的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，該部分?jǐn)?shù)據(jù)為(M/P，N/P)的矩陣，所有在這個(gè)方格中的信息都存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器中。在接收數(shù)據(jù)階段，P個(gè)存儲(chǔ)器按圖中所示以列的方式存儲(chǔ)接收到的信道信息。下面簡(jiǎn)單介紹一下分量譯碼器工作