Turbo譯碼算法及其VLSI實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、由于其優(yōu)異的性能，Turbo碼逐漸應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)。為了應(yīng)對(duì)未來(lái)的高速通信，很有必要研究性能優(yōu)異、吞吐率高的Turbo譯碼器。 論文首先介紹了Turbo編碼的基礎(chǔ)知識(shí)和Turbo碼的編碼結(jié)構(gòu)。并對(duì)Turbo碼性能有較大影響的各種交織器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討。接著介紹了Turbo碼的迭代譯碼原理和Turbo碼的MAP譯碼算法，由于MAP算法運(yùn)算量大，因此人們又提出了其它一些簡(jiǎn)化算法——Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法。論文

2、對(duì)Log-MAP算法進(jìn)行進(jìn)一步的簡(jiǎn)化，得到了Shift-Log-MAP算法，以利于VLSI實(shí)現(xiàn)。 在用VLSI實(shí)現(xiàn)Turbo譯碼的時(shí)候必須進(jìn)行量化以提高運(yùn)算速度，減少硬件開(kāi)銷(xiāo)和存儲(chǔ)器容量。根據(jù)Log-MAP算法對(duì)量化誤差傳遞的理論分析，得出如下結(jié)論：量化精度要求按照接收序列值、轉(zhuǎn)移度量、狀態(tài)度量、對(duì)數(shù)似然值順序降低。接收序列值對(duì)精度要求最高，同時(shí)在低信噪比和首次迭代條件下，要求中間結(jié)果的量化精度較高。根據(jù)理論分析結(jié)論給出了兩套量

3、化方案，并對(duì)這兩套量化方案進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明了理論分析結(jié)果的正確性。該方法無(wú)需大量仿真就可以得到較好的量化方案。該方法雖然是通過(guò)對(duì)Log-MAP算法進(jìn)行分析得到的，但也可以很方便的用于Turbo碼其他譯碼算法的量化；利用相同的步驟，對(duì)誤差傳播進(jìn)行分析，可以得到對(duì)不同算法的量化方案。在量化分析基礎(chǔ)上，對(duì)高信噪比條件下的Max-Log-MAP算法的性能進(jìn)行了分析，得出由于量化誤差的存在及傳播，在高SNR條件下，該誤差將淹沒(méi)修正項(xiàng)。因此

4、在高SNR條件下，Max-Log-MAP算法與Log-MAP算法一樣，也有最優(yōu)的誤比特率性能。同時(shí)，通過(guò)對(duì)量化誤差的分析，提出Shift-Log-MAP算法的非均勻查表實(shí)現(xiàn)，該方法可以有效地壓縮查表長(zhǎng)度，從而加快查表速度，簡(jiǎn)化查表結(jié)構(gòu)。通過(guò)誤差的分析計(jì)算，該查表方法不會(huì)造成精度的損失，因此可以提高Turbo碼的性能。 由于Max-Log-MAP算法在高信噪比條件下和Log-MAP算法具有相同的BER性能，因此根據(jù)信噪比估計(jì)動(dòng)態(tài)選

5、擇譯碼算法，可以降低譯碼延遲和功耗。本文通過(guò)借鑒4個(gè)Turbo譯碼度量，將其用于譯碼算法的動(dòng)態(tài)選擇，這4個(gè)度量的計(jì)算簡(jiǎn)單，而且也可以作為迭代停止準(zhǔn)則，以更有效的降低譯碼次數(shù)。仿真結(jié)果證明，該方法在幾乎不降低譯碼性能的同時(shí)，提高了譯碼速度并減少了功耗。 本文還研究了Log-MAP算法的滑窗結(jié)構(gòu)，提出一種和傳統(tǒng)滑窗法不同的流水結(jié)構(gòu)。通過(guò)在ACSO單元合適位置中插入寄存器形成流水結(jié)構(gòu)，并修改了傳統(tǒng)的滑窗法硬件結(jié)構(gòu)。這使得Turbo譯碼