Turbo码译码器设计及其FPGA实现

论文摘要

Turbo编码是依据一种新的编码算法,以实现接近Shannon理论极限的译码性能为目标的编码方法。本文的主要工作是研究3G移动通信中Turbo码译码器的设计,并用FPGA来实现。首先,本文对Turbo码的Log-MAP译码算法进行了研究,引入滑动窗技术对前向路径和后向路径计算方法进行了优化,以减小译码延迟和节约存储空间。其次,在对Turbo码的滑动窗Log-MAP译码算法进行研究的基础上,本文对译码器的整体结构进行了分析,并设计了适合硬件实现的流水线结构。最后,应用FPGA技术,并结合3G标准规定的数据速率,对译码器的流水线结构进行硬件电路实现（包括接收数据解复接电路、分支度量计算、前向路径计算、后向路径计算电路等模块的实现等）,并对仿真结果进行分析。此外,对交织器的结构进行了分析,并实现了随机交织器的硬件电路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Turbo 码的提出
• 1.1.1 通信系统模型
• 1.1.2 信道编码理论及其发展
• 1.1.3 Turbo 码编码方案的提出
• 1.2 Turbo 码的研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 Turbo 码编译码器及其译码算法
• 2.1 Turbo 码编码原理
• 2.1.1 Turbo 编码器结构
• 2.1.2 Turbo 码分量码的配置
• 2.1.3 删余矩阵
• 2.2 交织器
• 2.2.1 规则交织器
• 2.2.1.1 行列交织器
• 2.2.1.2 螺旋交织器
• 2.2.2 随机交织器
• 2.3 Turbo 码译码器的结构及其迭代译码算法
• 2.3.1 Turbo 码的迭代译码原理
• 2.3.1.1 似然译码
• 2.3.2 Turbo 译码器的结构
• 2.4 MAP 译码算法
• 2.4.1 MAP 译码算法的原理
• 2.4.2 MAP 算法中向量的计算
• 2.5 Log-MAP 译码算法
• 2.6 小结
• 第三章 Turbo 码译码算法的简化及译码器的设计
• 3.1 滑动窗技术
• 3.2 滑动窗 Log-MAP 算法的简化
• 3.3 Turbo 码译码器的设计
• 3.4 校正函数fc（z） 查找表
• 3.5 数值量化
• 3.6 小结
• 第四章 基于 FPGA 的 Turbo 码译码器实现
• 4.1 FPGA 开发系统简介
• 4.2 3G 标准建议的 Turbo 码
• 4.3 Turbo 译码器的FPGA 实现
• 4.3.1 接收数据解复接电路的设计
• k^i,m计算电路'>4.3.2 分支度量 D_k^i,m计算电路
• 4.3.3 前向路径度量计算电路
• 4.3.4 后向路径度量计算电路
• 4.3.5 似然比计算、外信息计算、判决输出
• 4.3.6 译码器的整体结构
• 4.4 交织器的 FPGA 实现
• 4.5 仿真结果分析
• 4.6 小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况