多模多标准基带处理器的前向纠错码译码实现分析

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1、能力，从而提高系统的可靠性。信道编码的基本思想是将每k个连续的信息比特分为一组，经过适当的数字运算后得到n个比特的输出，这n个比特组成的序列成为一个码字。好的纠错码所生成的码字应该是在码字集合中，所有码字之间的区别尽可能大，从而使通信系统中的无法纠正或检测的信道错误尽可能少。纠错码的基本目标是在有限的信号功率、系统带宽和硬件复杂度性要求下使通信的可靠性最大，这个目标是通过在信息序列中引入冗余比特来实现的。与未编码系统相比，信道编码会导致数据传输率的降低或者对信道带宽的要求增加。1．2信道编码技术的发展1948年，Shannon发表了具有里程碑意义的题为《通信的数字理论》的论文，这是一

2、篇关于现代信息理论的奠基性论文，标志着信息与编码理论这一科学的创立。Shannon在该文中指出，任何一个通信信道都有确定的信道容量C，如果通信系统所要求的传输速率R小于C，则存在一种编码方法，当码长n充分大并应用最大似然译码(MLD，MaximumLikelihoodDecoding)时，信息的错误概率可以达到任意小。这就是著名的有噪信道编码理论。它从理论上给出了纠错码的理论极限，同时也指明了纠错码研究的方向和目标。但香农的信道编码理论是数学上的存在性定理，并没有提供具体的构造方法。在随后五十年的时间里，几代数学家和工程师都在孜孜不倦的探索着逼近香农限的编译码方法。前向纠错码主要包括

3、分组码、卷积码以及级联码等结构形式。下面就介绍一下它们的起源与发展。分组码：1950年汉明发现了第一个线性分组码，它能纠正单个错误，1954年Golay发现了Golay码，Reed和Muller发现了RM码。到了1960年，Rose码发现了能纠多个错误的BCH码，同年Reed和Solomon发现了RS码，并且认识到BCH码可以看作RS码的子集。1963年，Gallager提出了LDPC码也就是低密度奇偶校验码，这种编码因为校验矩阵的稀疏性，使得译码的复杂度与码长保持线性的关系，码长较长时仍然可以有效的译码。然而由于一些技术条件的限制，人们并没有重视这种码的存在。卷积码：与线性分组码同

4、时期突出，最早由Elias在1955年提出，卷积码具有动态格图结构，可用有限状态机来描述。1967年，维特比提出了经典的维特比算法，由于最优的特性和适中的译码复杂度，成为目前卷积译码最常用的算法。2级联码：1966年，Fomey将分组码和卷积码结合起来，提出了级联码。Fomey的研究表明级联码的性能得到较大改善，而其译码复杂度没有明显的增加。在1993年Turbo码出现之前，它是加性白高斯信道下(A、ⅣGN)性能最好的编码方法。1982年，Ungerboeck将编码和调制技术有机的结合起来，提出了带限信道下网格编码调制(TCM)的思想，在不增加系统带宽要求的条件下通过扩展符号映射空间

5、来提高编码增益的目的。1993年，法国的C．Berrou等人提出了一种新型的纠错码—．turbo码。它的译码性能非常逼近香农极限。它采用一种并行级联的方法实现了长码的编码，同时构造了相应的译码器来完成这种长码的译码，是～种使用的纠错码。Turbo码采用并行级联递归的编码器结构，是一种系统的卷积码，其译码算法主要有MAP算法、log．MAP算法和SOVA算法等。Turbo码之所以具有逼近香农极限的性能，是因为其独特的编码结构和新的译码思想。Turbo码在子编码器中采用了反馈型的系统卷积码，且在子编码器间引入交织器减少了子编码器间信息的相关性模仿了随机编码的形式，同时在译码中采用了迭代译

6、码的思想。工程模拟表明Turbo码在信噪比很低的情况下，仍能保持良好的性能，在移动通信中有很好的应用前景，WCDMA、CDMA2000都采用Turbo码作为它们的前向纠错码，Wimax802．16e也把Turbo码作为信道编码方案之一。在Turbo码获得巨大成功的启发下，另一类具有相似特征和性能的编码复活了，就是LDPC码。在MacKay等人的重新研究下，LDPC码同样具有逼近香农限的性能[1】。他们进一步研究了多元域上的LDPC码，发现多元域上的编码性能更好，也就是非规则LDPC码，它的性能甚至超过了Turbo码的性能。而且LDPC码的译码算法也是采用迭代译码思想。1．3研究目标和

7、内容本文主要研究最接近香农极限的前向纠错码——Turbo码和LDPC码。对于Turbo码，简化了复杂的软输入软输出算法，采用了带校正因子的MAX．LOG．MAP算法。在保证译码性能的前提下，提出了一种适用于Wimax标准的turbo码译码器架构。该架构消除了中间变量的冗余，对数据进行了合理的近似，大大的降低了存储量，并且尽可能多的采用了复用的结构。对于LDPC码，在分析了Wimax标准和DTMB标准中LDPC码的异同点后，提出了适用于所有QC．LDPC码的