fpga_asic-基于fpga的改进型分组交织器的设计与实现

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1、基于FPGA的改进型分组交织器的设计与实现高晶，达新宇，振禇勇（空军工程大学电讯工程学院，西安710077）摘要：本文分析了交织器在Turbo码中的重要作用，以及分组交织器存在的缺陷，提出了一种改进型分组交织器的设计与实现方法。该交织器具有算法简单、易于实现、可适应不同数据帧长度传输要求的优点。设计采用Altera公司生产的Cyclone系列器件，利用其片内RAM实现，并基于QuartusⅡ软件平台进行了仿真验证。关键词：分组交织器；Turbo码；FPGA中图分类号：TN911.22文献标识码：ADesignandRealizationofanImprovedB

2、lockInterleaverBasedonFPGAGAOJing,DAXin-yu，CHUZhen-yong（InstituteofTelecommunicationEngineering,AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710077,China）Abstract:ThisarticledescribedtheroleofinterleaverinTurbocodes,analyzedthedrawbackofblockinterleaver,animprovedblockinterleaverwaspresented.T

3、heinterleaverwasconsideredatechniquewithgoodvirtuessuchasalgorithmsimple,easilyrealizedinapplicationandcouldadaptdifferentdataframe.ThedesignusedtheinternalRAMinCyclonedevicesofAlteracorporationandwasverifiedtruebytimesimulationbasedonQuartusⅡsoftwareplatform.Keywords:BlockInterleave

4、r;Turbocodes;FPGA[1]Turbo码是由法国人Berrou于1993年提出的一种性能优越的信道编码方案，其应用已逐步推广到卫星通信、移动通信和计算机通信等领域。交织器作为Turbo码编码器中的重要组成部分，在Turbo码的性能中起着至关重要的作用，因此交织器的设计成了Turbo码设计中的一个重要方面，交织器的好坏将直接关系到整个Turbo码系统的优劣。[2]本文分析了交织器在Turbo码中的作用，以及分组交织器存在的缺陷，提出一种改进型的分组交织器，即交织深度和宽度可控的分组交织器的设计方法。该交织器可根据数字通信中信道的实际特性，做到交织矩阵深

5、度和宽度可控，能够更好的满足不同帧长度数据传输的要求，从而达到最佳的抗突发连续错误的目的。交织器设计采用Altera公司生产的Cyclone系列FPGA芯片，利用其内部嵌入式存储资源，用双端口存储器实现。1传统分组交织器的作用、原理及缺陷1.1交织器的作用在传统信道编码中，交织器的作用是将信源序列打乱，将它们分散到不同的数据序列中，以消除相邻码元之间的相关性。这样，当信号经历衰落或突发干扰时，邻近码元被噪声淹没的可能性会大大降低，从而增强了抵御长时间突发噪声的能力，同时也有利于接收端的译码接收。另外，交织器作为Turbo码编码器中的重要组成部分，对提高Turbo

6、码的性能起着至关重要的作用。文献[3]指出，Turbo码作为线性码，其纠错译码性能主要由码字的重量分布决定，而交织器实际上正是决定了Turbo码的重量分布。所以，Turbo码的性能很大程度上由交织器所决定。1.2分组交织器的原理⎡a11a21?ai1?am1⎤⎢⎥分组交织是一种简单的交织方式，其原理是在发送端将待交织的输aa?a?a⎢1222i2m2⎥入数据均匀分成m个码组，每个码组由n段数据组成，这样便构成一个⎢@@@@⎥⎢⎥n×m的交织矩阵，其中，m为交织深度，n为交织约束长度或宽度。待aa?a?a⎢1j2jijmj⎥⎢@@@@⎥⎢⎥收稿日期：2007-4-

7、25修稿日期：2007-5-29基金项目：陕西省自然科学基金资助(2006F22)⎢⎣a1na2n?ain?amn⎥⎦交织数据以a11,a12,?a1n,a21,a22,?amn的顺序进入交织矩阵，再以a11,a21,?am1,a12,a22,?amn的顺序从交织矩阵中送出，这样就完成了对输入数据的分组交织。1.3分组交织器存在的缺陷分组交织器虽然具有原理简单，易于硬件实现的特点。但其存在的主要缺点是由于交织矩阵的深度和宽度固定，不能够根据信道（特别是变参信道）中突发误码长度、纠错码的约束长度、纠错能力做出调整，这样，信息序列中出现的突发错误就不能够尽量随机分布

8、在数据帧内。交织后，输入