Turbo譯碼算法及其VLSI實現(xiàn)技術研究.pdf

1、由于其優(yōu)異的性能，Turbo碼逐漸應用于實際通信系統(tǒng)。為了應對未來的高速通信，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編碼的基礎知識和Turbo碼的編碼結(jié)構。并對Turbo碼性能有較大影響的各種交織器結(jié)構進行了探討。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算法運算量大，因此人們又提出了其它一些簡化算法——Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法。論文

2、對Log-MAP算法進行進一步的簡化，得到了Shift-Log-MAP算法，以利于VLSI實現(xiàn)。 在用VLSI實現(xiàn)Turbo譯碼的時候必須進行量化以提高運算速度，減少硬件開銷和存儲器容量。根據(jù)Log-MAP算法對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、對數(shù)似然值順序降低。接收序列值對精度要求最高，同時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，并對這兩套量化方案進行了仿真，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。該方法雖然是通過對Log-MAP算法進行分析得到的，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，對誤差傳播進行分析，可以得到對不同算法的量化方案。在量化分析基礎上，對高信噪比條件下的Max-Log-MAP算法的性能進行了分析，得出由于量化誤差的存在及傳播，在高SNR條件下，該誤差將淹沒修正項。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，通過對量化誤差的分析，提出Shift-Log-MAP算法的非均勻查表實現(xiàn)，該方法可以有效地壓縮查表長度，從而加快查表速度，簡化查表結(jié)構。通過誤差的分析計算，該查表方法不會造成精度的損失，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)信噪比估計動態(tài)選

5、擇譯碼算法，可以降低譯碼延遲和功耗。本文通過借鑒4個Turbo譯碼度量，將其用于譯碼算法的動態(tài)選擇，這4個度量的計算簡單，而且也可以作為迭代停止準則，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，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，提出一種和傳統(tǒng)滑窗法不同的流水結(jié)構。通過在ACSO單元合適位置中插入寄存器形成流水結(jié)構，并修改了傳統(tǒng)的滑窗法硬件結(jié)構。這使得Turbo譯碼