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。

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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

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