基于FPGA的Turbo码编译码器在深空通信中的应用-论文.pdf

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1、2o14．5基于FPGA的Turbo码编译码器在深空通信中的应用郑翘楚(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄，050081)摘要：Turbo码之所以具有优异的性能，交织器和译码算法起到了很大的作用，对于其应用的研究也有很大的进展，文中基于Turbo码编译码器应用FPGA进行了其在深空通信中的设计分析，主要对Turbo译码器总体结构的实现、译码器以及接收码字的量化及其运算等方面完成了探讨。关键词：深空通信；Turbo码；译码器；接收码FPGA-basedTurbocodingapplicationsindeepspacecommun

2、icationZhengQiaochu(The54thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，HebeiShijiazhuang05o081)Abstract：Turbocodeswithexcellentperformancereason，intertwinedanddecodingalgorithmhasplayedasignificantrolefortheapplicationoftheirresearchalsohasgreatprogress，t

3、hetext—basedTurbocodingFPGAforitsapplicationindeepspacecommunicationdesignanalysiS，mainlyontheoverallstructureofTurbodecoderimplementations，thedecoderandthereceivedcodewordquantifyaspectsofitsoperations，suchasthecompletionofthediscussion．Keywords：deepspacecommunications：Tu

4、rbocodes：decoder：receivingcodes0引言信业务的重要保障。其中信息传输过程中的误码率的大小直接影响到深空通信的质量。采用信道编码是消除或降低信息传输错误深空通信指的是地球与太阳系九大行星之间的通信、所有行概率的有效手段之一。这里采用Turbo码译码器实现深空通信。星表面的区域通信、还有地球与太阳系外星球之间的通信。它的Turbo码译码器的组成部分包括gAP译码器模块、交织器与解交一个典型特点就是传输距离特别的远，指定的远程通信系统所能织器模块、时序控制模块三个部分，由于篇幅其中gAP译码器＼交获得的数据速率越大，

5、其通信距离的平方也就越小。Turbo码在织器两个模块不再进行详细描述，这里主要是对循环译码的实现AWGN信道和Rayleigh衰落下仍然具有接近信道容量的纠错能进行阐述，本文设计采用的交织器具有一样的交织序列与解交织力，对于远距离传输的深空通信具有非常好的应用前景。因此本序列，同时采用的两个gAP译码器并非一起使用，所以，要完成文进行了基于FPGA的Turbo码编译码器在深空通信中的应用分Turbo码的译码只需使用一个gAP译码器，为了使循环译码可以析。更容易实现，与编码器中所使用的交织器略有区别，Turbo码译1FPGA的Turbo码编译

6、码器在深空通信中的码器中所使用的是包括两个使能信号的交织器，即输入与输出使应用硬件设计能，而Turbo码译码器与编码器所采用的交织序列是一样的。下由于Turbo码在低信噪比下拥有优于其他方法的与图是Turbo码译码器的整体结构示意图，这里对译码器的结构进Shannon限相似的性能，故在很短的时间内就引起了相关研究者们的关注，并有助于进行理论研究，其他方面也逐渐步入实际应y；用。1．1Turbo译码器总体结构的实现具有高效和高可靠性特点的深空通信系统是进行流畅的通图1Turbo译码器的总体结构图2o14．5行了相应的简化，以便于其实现，同时，

7、将分量译码器所输出的对软输入／输出SISO译码虽然使译码性能得到了提升，但硬数似然概率进行循环迭代，通过其仿真图可知，它具有非常不错件的实现也随之变得更加难了，这也就阻碍了FPGA的实现。要将的译码效果。该问题解决掉，第一步要弄清楚译码器中带有符号小数的量化方1．2译码器式与运算过程。一般情况下，带有符号小数运算的FPGA有两种二卷积码将k个信息比特编成r1个比特，但k和n通常很小，进制运算实现方式，即定点制与浮点制，虽然相比定点数，浮点数特别适合以串行形式进行传输，时延小，考虑深空通信特点采用无论是在精度方面还是数据范围方面均更优一些，然

8、而却在实现卷积码译码实现解调器输出信息的决定，以下针对深空通信特点上就没那么容易了，此设计所采取的方式为定点二进制。这里所进行译码器的设计。地址为计数器的输出，由时序控制模块向所