【摘 要】
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信道编码通过添加冗余来纠错的方式保证了通信的可靠性,1993年Berrou提出了Turbo码的概念后,信道编码技术从经典编码演进到现代编码,翻开了崭新的一页。Turbo码广泛应用于各种通信协议,其中包括3GPP提出的LTE标准。LTE技术是3GPP组织对通用移动通信系统的长期演进,标志着4G时代的到来,时至今日,LTE技术仍迸发着活力。LTE标准中规定传输信道的信道编码方案为Turbo码,在未来T
【基金项目】
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国家自然科学基金支撑的实验室项目；
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信道编码通过添加冗余来纠错的方式保证了通信的可靠性,1993年Berrou提出了Turbo码的概念后,信道编码技术从经典编码演进到现代编码,翻开了崭新的一页。Turbo码广泛应用于各种通信协议,其中包括3GPP提出的LTE标准。LTE技术是3GPP组织对通用移动通信系统的长期演进,标志着4G时代的到来,时至今日,LTE技术仍迸发着活力。LTE标准中规定传输信道的信道编码方案为Turbo码,在未来Turbo编译码技术仍将有广阔的发展空间。LTE标准中将传输块进行码块分割后对划分得到的码块加24位CRC校验序列后进行码率为1/3的Turbo编码,然后通过速率匹配模块改变任意码率适应信道特性。在接收端进行解速率匹配、Turbo译码与CRC校验的操作。Turbo码译码器结构中包含两个SISO译码器,其中的关键即是SISO译码器中算法的选择。SOVA类算法和MAP类算法是Turbo译码的两个重要方法,其中MAP译码算法为最优算法,但其存在的缺点是无法应用于硬件上。后续提出了Log-MAP算法与MAXLog-MAP算法有效降低了其复杂度,文章对三种译码方法的复杂度进行了分析并通过仿真验证了其译码性能,并对关键参数如交织深度、迭代次数等进行了仿真分析。通过分析与仿真可知,Log-MAP算法存在的少许指对数运算仍限制了其应用空间,MAX-Log-MAP算法译码性能则较差。针对这种情况,文章研究了对Log-MAP算法线性近似的几种算法并进行了仿真验证,证明其译码性能逼近LogMAP算法且具备在硬件上实现的条件。针对MAP类传统算法译码延迟较大的问题,文章引入了滑窗法并仿真了窗长对译码性能的影响以确定窗长选择,通过仿真证明引入滑窗算法并选择合适的窗长后的译码性能逼近于基础的MAP类译码算法。文章最后在FPGA上实现了LTE标准下可变交织深度、可变码率的Turbo编译码器。针对速率匹配实现过程复杂的问题提出了一种便于实现的速率匹配过程并进行了实现,并采用复用的思想将两个SISO译码器合二为一,采用windowLinear-Log-MAP算法设计了一种近性能限的SISO译码器。并最终在Xilinx芯片上对所有模块进行了上板测试。
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