双二进制Turbo码的FPGA实现

发布时间：2017-07-27 17:22

  本文关键词：双二进制Turbo码的FPGA实现

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【摘要】：自Turbo码1993年被提出后,由于其逼近Shannon信道容量极限的优异性能,迅速成为信息论与编码领域的研究热点。与一般的二进制Turbo码相比,双二进制Turbo码具有编码效率高、纠错能力强、译码延迟小等优势。目前,双二进制Turbo码已被大量地应用于无线通信系统中。本文主要研究双二进制Turbo码的译码算法和FPGA实现。论文首先介绍了双二进制Turbo码的编译码原理及结构,并对译码算法进行了推导和简化,便于硬件实现中降低复杂度和提高吞吐率。接着分析了影响性能的几个关键要素,在软件环境软件下对不同参数的双二进制Turbo码进行了仿真,并对仿真数据进行了分析。然后在硬件实现方面,根据双二进制Turbo码的特性,对译码算法进行了分析、改进,使用了基于软输入软输出的滑动窗口增强型Max-Log-Map迭代译码算法,降低了译码时延和硬件中的资源消耗。在硬件方案设计中采用了模块化的思想,针对译码中窗口同步控制较为复杂的问题,采用了两级模式,使得子模块之间的关系更为简单,整个译码系统更易于调试。在设计和实现各子模块时,综合考虑硬件实现复杂度、吞吐率以及时延,努力提高模块的通用性并降低运算的复杂度。最后在实际的硬件平台上进行验证,得到了理想的结果。
【关键词】：Turbo FPGA 软输入软输出 编译码
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号对照表9-10
• 缩略语对照表10-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 信道编码的发展13-14
• 1.2 Turbo码的发展及其应用14-16
• 1.3 本文的研究内容与安排16-17
• 第二章 双二进制Turbo码的编译码原理17-31
• 2.1 双二进制Turbo码编码原理17-20
• 2.1.1 Turbo码编码原理与框图17-18
• 2.1.2 分量编码器18-19
• 2.1.3 交织器19-20
• 2.1.4 删余器20
• 2.2 双二进制Turbo码译码原理及算法20-31
• 2.2.1 双二进制Turbo码译码原理20-22
• 2.2.2 以符号为单位的译码算法22-26
• 2.2.3 以比特为单位的译码算法26-27
• 2.2.4 双二进制Turbo码译码算法改进27-31
• 第三章 双二进制Turbo码性能分析31-41
• 3.1 双二进制Turbo码软件仿真模型31
• 3.2 编码参数对双二进制Turbo码性能影响31-34
• 3.2.1 交织对译码性能的影响31-33
• 3.2.2 码率对译码性能的影响33-34
• 3.3 译码参数对双二进制Turbo码性能影响34-36
• 3.3.1 译码算法对译码性能的影响34-35
• 3.3.2 迭代次数对译码性能的影响35-36
• 3.4 硬件实现参数对双二进制Turbo码性能影响36-41
• 3.4.1 量化对译码性能的影响36-38
• 3.4.2 滑动窗口大小对译码性能的影响38-41
• 第四章 双二进制Turbo码编译码器的FPGA实现41-65
• 4.1 FPGA开发设计与运行环境简介41-42
• 4.2 双二进制Turbo码编码系统的实现42-44
• 4.2.1 Encoder1的实现42-43
• 4.2.2 Encoder2的实现43-44
• 4.2.3 RSC模块44
• 4.3 双二进制Turbo码译码系统的整体设计44-49
• 4.3.1 译码器顶层模块的实现44-46
• 4.3.2 滑动窗口算法设计和实现46-48
• 4.3.3 控制部分的实现48-49
• 4.4 双二进制Turbo码译码器子模块实现49-61
• 4.4.1 控制模块49-52
• 4.4.2 状态转移度量计算模块52-56
• 4.4.3 后向度量计算模块56-59
• 4.4.4 前向度量和对数似然比计算模块59-61
• 4.5 双二进制Turbo码的硬件结果性能分析61-65
• 4.5.1 编码系统性能分析61
• 4.5.2 译码系统性能分析61-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 作者简介73-74

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本文编号：582548