3G系統(tǒng)中Turbo譯碼改進(jìn)及DSP實(shí)現(xiàn)

　Turbo碼是近年來(lái)通信系統(tǒng)糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的重大突破，他以其接近Shannon限的優(yōu)越性能博得眾多學(xué)者的青睞。在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，Turbo碼在各種標(biāo)準(zhǔn)中被普遍作為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道編碼方式，如何實(shí)現(xiàn)高性能的Turbo碼譯碼器，成為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中接收機(jī)基帶處理部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。Turbo譯碼器中的分量譯碼器的實(shí)現(xiàn)算法有SOVA算法，Max-Log-Map算法和Log-Map算法，其中SOVA算法復(fù)雜度最低，性能最差；Log-Map算法性能最佳，復(fù)雜度最大，本文采用基于Max-Log-Map的優(yōu)化譯碼算法，對(duì)狀態(tài)量度歸一化計(jì)算和滑動(dòng)窗算法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在滿足性能要求的情況下，大大降低算法復(fù)雜度。

　　1 Turbo編碼器.譯碼器及算法

　　Turbo編碼器采用3GPP的編碼方案，由約束長(zhǎng)度K為4，碼率為1／2的RSC編碼器通過(guò)1個(gè)交織器并行級(jí)聯(lián)而成，為提高性能對(duì)2個(gè)譯碼器分別附加3個(gè)尾比特使譯碼器的最終狀態(tài)為全0。

　　譯碼器采用反饋迭代結(jié)構(gòu)，每級(jí)譯碼模塊除了交織器，解交織器外主要包括兩個(gè)級(jí)聯(lián)的分量譯碼器；一個(gè)分量譯碼器的輸出的軟判決信息經(jīng)過(guò)處理成為外信息輸入另一個(gè)分量譯碼器，形成迭代譯碼，在迭代一定級(jí)數(shù)后硬判決輸出。

　　編碼網(wǎng)格表貫穿整個(gè)譯碼過(guò)程，任意時(shí)刻k～k+1的RSC網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖中編碼器輸入的0～7狀態(tài)可以由二進(jìn)制表示。

　　下面介紹Max-Log-Map算法。

　　由于需要進(jìn)行大量的乘法運(yùn)算和指數(shù)運(yùn)算，Map算法不適用于硬件實(shí)現(xiàn)。Erfanian和Pasupanthy最早提出了Map算法在對(duì)數(shù)域的簡(jiǎn)化算*og-Map算法。通過(guò)轉(zhuǎn)換到對(duì)數(shù)域運(yùn)算，避免了指數(shù)運(yùn)算，同時(shí)乘法變成加法，而加法則變成Max運(yùn)算，不過(guò)由此也會(huì)帶來(lái)了一定的性能損失。下面簡(jiǎn)要描述Max-Log-Map算法。設(shè)Ak(s)，Bk(s)，Γk(s)分別代表對(duì)數(shù)域的前向狀態(tài)度量、后向狀態(tài)度量和分支度量，其表達(dá)式分別可表示為：

　　如圖3所示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)s都對(duì)應(yīng)于一個(gè)Ak(s)，1個(gè)Bk(5)和2個(gè)Γk(s)。因此編碼網(wǎng)絡(luò)貫穿整個(gè)編譯碼過(guò)程，譯碼前要先按圖3建立網(wǎng)格映射表。