基于FPGA的改進型分組交織器的設(shè)計與實現(xiàn)
Turbo碼是由法國人Berrou于1993年提出的一種性能優(yōu)越的信道編碼方案[1],其應(yīng)用已逐步推廣到衛(wèi)星通信、移動通信和計算機通信等領(lǐng)域。交織器作為Turbo碼編碼器中的重要組成部分,在Turbo碼的性能中起著至關(guān)重要的作用,因此交織器的設(shè)計成了Turbo碼設(shè)計中的一個重要方面,交織器的好壞將直接關(guān)系到整個Turbo碼系統(tǒng)的優(yōu)劣。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191904.htm本文分析了交織器在Turbo碼中的作用,以及分組交織器[2]存在的缺陷,提出一種改進型的分組交織器,即交織深度和寬度可控的分組交織器的設(shè)計方法。該交織器可根據(jù)數(shù)字通信中信道的實際特性,做到交織矩陣深度和寬度可控,能夠更好的滿足不同幀長度數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,從而達到最佳的抗突發(fā)連續(xù)錯誤的目的。
交織器設(shè)計采用Altera公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA芯片,利用其內(nèi)部嵌入式存儲資源,用雙端口存儲器實現(xiàn)。
1 傳統(tǒng)分組交織器的作用、原理及缺陷
1.1 交織器的作用
在傳統(tǒng)信道編碼中,交織器的作用是將信源序列打亂,將它們分散到不同的數(shù)據(jù)序列中,以消除相鄰碼元之間的相關(guān)性。這樣,當信號經(jīng)歷衰落或突發(fā)干擾時,鄰近碼元被噪聲淹沒的可能性會大大降低,從而增強了抵御長時間突發(fā)噪聲的能力,同時也有利于接收端的譯碼接收。
另外,交織器作為Turbo碼編碼器中的重要組成部分,對提高Turbo碼的性能起著至關(guān)重要的作用。文獻[3]指出,Turbo碼作為線性碼,其糾錯譯碼性能主要由碼字的重量分布決定,而交織器實際上正是決定了Turbo碼的重量分布。所以,Turbo碼的性能很大程度上由交織器所決定。
1.2 分組交織器的原理
分組交織是一種簡單的交織方式,其原理是在發(fā)送端將待交織的輸入數(shù)據(jù)均勻分成m個碼組,每個碼組由n段數(shù)據(jù)組成,這樣便構(gòu)成一個n×m的交織矩陣,其中,m為交織深度,n為交織約束長度或?qū)挾取4豢棓?shù)據(jù)以公式的順序進入交織矩陣,再以公式的順序從交織矩陣中送出,這樣就完成了對輸入數(shù)據(jù)的分組交織。
1.3 分組交織器存在的缺陷
分組交織器雖然具有原理簡單,易于硬件實現(xiàn)的特點。但其存在的主要缺點是由于交織矩陣的深度和寬度固定,不能夠根據(jù)信道(特別是變參信道)中突發(fā)誤碼長度、糾錯碼的約束長度、糾錯能力做出調(diào)整,這樣,信息序列中出現(xiàn)的突發(fā)錯誤就不能夠盡量隨機分布在數(shù)據(jù)幀內(nèi)。交織后,輸入至編碼器中的消息序列仍有很大的相關(guān)性。這就導致了Turbo碼譯碼器在相繼譯碼中不能正確的譯碼,會產(chǎn)生較高的譯碼錯誤。
基于以上原因,希望設(shè)計出交織矩陣深度和寬度可控的分組交織器,以適應(yīng)不同數(shù)據(jù)幀長度的需要。從而更好的適應(yīng)通信系統(tǒng)的特性要求,提高系統(tǒng)克服突發(fā)差錯的能力。
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