高速Turbo乘积码译码器设计与实现.pdf

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1、高速Turbo乘积码译码器设计与实现张飞2015年1月中图分类号：TN919.3UDC分类号：621.39高速Turbo乘积码译码器设计与实现作者姓名张飞学院名称信息与电子学院指导教师卜祥元教授答辩委员会主席苏广川教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Designandimplementationofahigh-speedTurboproductcodedecoderCandidateName:FeiZhangSchoolorDepartment:InformationandElectronic

2、sFacultyMentor:Prof.XiangyuanBuChair,ThesisCommittee:Prof.GuangchuanSuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:InformationScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense:January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要Turbo乘积码（TurboProductCode,TPC）是一种低复杂度的高效前向纠错码，可以极大地提高数字通信

3、系统中数据传输的可靠性。自从传统迭代译码算法提出之后，Turbo乘积码吸引了世界各地研究人员的广泛关注和研究。然而当前的大多数Turbo乘积码译码器支持的编码调制方式十分有限，而且译码延时过高，不适合延时敏感的应用场合。为了解决上述问题，本论文设计并实现了可以支持高数据吞吐量的TPC译码器。本文首先从理论上深入研究了TPC编译码原理，并分析了现有研究成果的优缺点。在基于伴随式译码算法的基础上，我们提出了一种低复杂度和低延时的改进译码算法。一方面，改进算法通过简化伴随式计算和选择合理的不可靠位数，进一步降低了计算复杂度和译码延时；另一方面，改进算法采

4、用更加严格的判断条件，与原始基于伴随式译码算法相比获得了额外的编码增益。Matlab仿真结果表明，在误码率小于610以后，改进算法保证了与传统Chase-Pyndiah算法相似译码性能。采用改进译码算法和并行流水线技术，在XilinxFPGA平台上对TPC编译码器进行了硬件实现。此外，基于VisualStudio平台，开发了配套的误码测试平台，其具有用户友好的可视化界面。利用有限的硬件逻辑资源（编码器：10%，译码器：68%），本文的译码方案可以在240MHz的工作时钟下支持八种编码调制方式的TPC编译码。测试结果表明，编译码实现方案的最大数据吞

5、吐量可达300Mbps，且编码增益能够满足工程性能需求。关键词：信道编码；Turbo乘积码；Chase算法；软输入软输出；解映射；改进算法；编译码器；应用I北京理工大学硕士学位论文AbstractAsalow-complexityandhigh-efficiencyforwarderrorcorrectingcode,Turboproductcode(TurboProductCode,TPC)canimprovethereliabilityofdatatransmissiongreatlyindigitalcommunicationsystem.A

6、fterthetraditionaliterativedecodingalgorithmisproposed,TPChascausedtheextensiveconcernofresearchersalltheworld.However,mostofthecurrentTPCdecoderssupportonlyasmallnumberofkindsofcodingmodulationandtheirdecodinglatencyisoftenlarge,sotheyarenotsuitableforthesedelay-sensitiveappl

7、ications.Inordertosolvetheseproblemabove,thispaperdesignsandimplementsauniversalandhigh-speeddecoderforTurboproductcode.Inthispaper,wefirstlystudythecodinganddecodingprinciplesofTPCdeeplyandanalyzetheadvantagesanddisadvantagesoftheexistingresearchresults.Onthebasisofthesyndrom

8、e-baseddecodingalgorithm,animproveddecodingalgorithmforTPCisp