卷积Turbo码编译码器FPGA实现的研究

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1、上海师范大学硕士学位论文卷积Turbo码编译码器FPGA实现的研究姓名：高子旺申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：顾美康20100301摘要卷积Turbo码因其优异的纠错性能越来越受人门的关注，而编码器和译码器是编码理论实际应用的重点和难点。论文根据IEEE802．16e标准，以低时延、高吞吐量、支持高时钟频率、参数可配置为目标，对卷积Turbo码编码器和译码器的FPGA实现进行研究。论文介绍了卷积Turbo码编码原理，之后采用至上而下的方法对编码器进行设计。序列交织器和子块交织器是编码器的

2、重要组成部分，也是提高编码器时钟频率的瓶颈。论文采用基于查找表的方法，实现的交织器具有结构简单、通用性强、时延小、逻辑链路短等优点。在系统最高时钟频率得以保证的前提下，论文还对交织器的存储空间进行了合理的划分，尽量减小内嵌RAM的开销。此外论文还对编码器流程做了详细而合理的设计，以减小编码器时延，提高吞吐量。类似的，在译码器设计之前介绍了译码原理，详细推导了MAP译码算法和Max．109．MAP译码算法，主要包括分支度量、前向状态度量、后向状念度量、外部信息、对数似然比的计算。分析了卷积Turbo码译码

3、器的关键路径，和传统Turbo码译码器一样，关键路径存在于前／后向状态度量计算单元，由加法器、求最大值逻辑链路、归一化处理逻辑链路组成。不同的是求最大值操作对象由二个变成四个，这也是CTC译码器的最高时钟频率比传统Turbo码译码器的最高时钟频率低的原因。专门设计了四个数据求最大值逻辑链路，并放弃状态度量归一化处理操作以缩短关键路径，提高系统最高时钟频率。为了减小译码时延，提高吞吐量，采取了下列措施：首先，采用流水线技术，将译码器数据处理过程分为数据分离、译码迭代、数据输出，译码迭代能连续进行，不用等待

4、数据分离或者数据输出。其次，调整分量译码顺序，先进行第二分量译码再进行第一分量译码，这样信息比特判决时不需要对信息比特的对数似然比进行解交织，节省了时间。最后，前向状态度量计算和后向状态度量计算同时进行，在不牺牲译码性能的前提下，提前了外部信息的计算，减小了时延。关键字：卷积Turbo码，FPGA，MAP，Max-log-MAP，时延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，FPGA，MAP，Max-log—MAP,LatencyIll论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中做了明确的声明并表示了谢意。作者签名：高寻旺日期：Zo[o-5、『7论文使用授权声明本人完全了解上

8、海师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者躲南子跌刷雠稀眺刎心『7上海师范大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题背景第一章绪论在Turbo码提出之前，由Reed—Solomon码、交织器、卷积码串行构成的级联码曾被当时的人们认为纠错性能最优秀的码，被广泛的应用于深空通信和数字视频传播。