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1、Turbo码快速交织器的设计及其CPLD实现2007年第24卷第8期微电子学与计算机69Turbo码快速交织器的设计及其CPLD实现方永权,杜兴民,陶祁(空军工程大学,陕西西安710038)摘要:针对目前Turbo码交织时延大影响编译码速率提升的缺陷,采用对m序列进行优选的方法设计了一种快速交织器,并基于CPLD给出硬件实现方案.仿真结果表明,该交织器在不增加编译码复杂度的情况下,一次迭代过程交织模块即能减少20%时问延迟,在时延和性能之问取得较好的折衷.关键词:Turbo码;交织;m序列;CPLD中厢分类号
2、:TN919.4文献标识码:B文章编号:1000—7180(2007)08—0069—03DesignofaFastInterleaverforTurboCodesandImplementationBasedonCPLDFANGYong—quan,DUXing—min,TAOQi(AirForceEngineeringUniversity,Xian710038,China)Abstract:Thispaperpresentsafastinterleaverbasedontheselectedpseudo-ra
3、ndomsequencewiththesho~estla—tencyafteranalyzingthedrawbackofcurrentinterleaversthatlargeinterleavelatencyinfluencetheadvanceofcodinganddecodingspeed,andalsopresentstheimplementationbasedonCPLD.Theanalyzingresultsshowthatthisinter—leavercouldreducethelatenc
4、yupto20%duringoneiterativeprocesswithoutaddingcomplexity.Itachievesa~adeoffbetweenthelatencyandtheperformance.Keywords:turbocodes;intedeaver;m—sequence;CPLD1引言Turbo码作为一种新型的信道编码方案.它采用两路独立并行的RSC编码,之间用交织器级联,将短码链接成长码输出.运用基于概率的软判决译码,采用两个串接的软输人软输出(SoftInputSoftOu
5、tput,SISO)成员译码器,并将反馈迭代的思想引人到译码过程中.通过外信息的反复交换达到提高性能的目的.在低信噪比情况下获得了优异的BER性能交织器是Turbo码编译码结构中的重要组成部分.其作用主要有:(1)将信道突发错误随机化,便于纠销;(2)改变码的重量分布,使编码输出序列的重量谱窄带化.提高整体纠错能力.由于引人了交织和迭代译码.所以引起编译码时延增大.从而导致编译速率较低.制约了Turbo码的广泛应用.2目前的交织器存在的缺陷虽然已有很多对于编译码算法的改进.比如文献【1]中在低信噪比条件下,提
6、出基于平均信噪比的最佳迭代译码方案.得到较低的平均误比特率和较收稿日期:2006—04—28基金项目:国家空间微波技术实验室基金项目(51473030105JB3201)高的平均译码速度.但是仍然没有解决交织和解交织的过程中的较大时延分析目前的典型交织器设计方式可以发现.标准分组交织器假如遇到原帧数据中的最后几个比特在交织后仍然处于数据帧的尾部的情况.会限制整个Turbo码的性能的提高.螺旋式分组交织器虽然使交织前后的间隔增大.但是对码元的去相关不彻底.伪随机交织器虽然在长帧情况的时候会具有好的性能,但是其时
7、延相对较大,影响实际应用.而不少基于以上交织器设计的改进方法.比如文献『21中提出的用遗传算法优化的交织器,在S交织器的基础上,用遗传算法(GA)优化交织器,提高Turb0码的自由距离并减少具有自由距离码字的出现频率.利用遗传算法的群体多样性.具有全局优化能力的特点,优化了Turbo码的距离谱,提高了系统性能.文献『31中从码重分布的角度分析了影响Turb0码性能的原因.介绍了Turb0码最优周期交织器的概念.为Turb0码提供了一种新的交织器设计方法采用最优周期交织器后对Turbo码性能有了较大的改善但是以
8、上两种交织算法的运算量很大,不利于工程实现.文献1提出了一种全交织方法.在RSC1的编码前也加人了一个交织器.经过蒙70微电子学与计算机2007年第24卷第8期特卡罗仿真验证相对于经典交织方案具有更好的纠错性能,但是还是具有一个较大的弱点.硬件实现困难.系统时延大.为了克服以上交织器的缺陷.同时降低硬件实现的成本.考虑到可利用111_序列在周期内的遍历性作这一性质产生交织器地址索引.文中基于in序列
