Turbo简化译码算法的FPGA设计与实现

2010-11-23 20:52:15来源: 中电网 关键字:Turbo  FPGA  译码  LOG-MAP

  Turbo码自1993年提出以来[1],由于其接近香农极限的优异译码性能,一直成为编码界研究的热点。近年来,用户对通信质量的要求越来越高,学者们已将研究重点从理论分析转移到Turbo码的实用化上来。Turbo码现已成为深空通信的标准,即第三代移动通信(3G)信道编码方案[2]。

  Turbo码虽然具有优异的译码性能,但是由于其译码复杂度高,译码延时大等问题,严重制约了Turbo码在高速通信系统中的应用。因此,如何设计一个简单有效的译码器是目前Turbo码实用化研究的重点。本文主要介绍了短帧Turbo译码器的FPGA实现,并对相关参数和译码结构进行了描述。

  1 几种译码算法比较

  Turbo码常见的几种译码算法中,MAP算法[1][3]具有最优的译码性能。但因其运算过程中有较多的乘法和指数运算,硬件实现很困难。简化的MAP译码算法是LOG-MAP算法和MAX-LOG-MAP算法,它们将大量的乘法和指数运算转化成了加减、比较运算,大幅度降低了译码的复杂度,便于硬件实现。简化算法中,LOG-MAP算法性能最接近MAP算法,MAX-LOG-MAP算法次之,但由于LOG-MAP算法后面的修正项需要一个查找表,增加了存储器的使用。所以,大多数硬件实现时,在满足系统性能要求的情况下,MAX-LOG-MAP算法是硬件实现的首选。通过仿真发现,采用3GPP的编码和交织方案[2],在短帧情况下,MAX-LOG-MAP算法同样具有较好的译码性能。

  如图1所示,帧长为128,迭代6次,BER=10-5的数量级时, MAX-LOG-MAP算法的译码性能比MAP算法差大约0.6dB,比LOG-MAP算法差0.2dB左右。所以,本文采用3GPP的交织和(13,15)编码方案,MAX-LOG-MAP译码算法进行短帧Turbo码译码器的FPGA实现与设计。

[1] [2] [3] [4]

关键字:Turbo  FPGA  译码  LOG-MAP

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1123/article_1449.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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