本发明专利技术公开了一种Ｔｕｒｂｏ码译码器，包括：主控模块，用于接收译码器外部所提供的控制参数，并向ＲＡＭ读写控制模块提供该控制参数；定时器模块，用于产生迭代计算所需要的定时信号和状态机，并向内核计算模块发送该定时信号和状态机；交织器模块，用于在收到交织器模块启动信号后产生交织地址，并向ＲＡＭ读写控制模块提供交织地址；ＲＡＭ读写控制模块，根据主控模块提供的控制参数、交织器模块提供的交织器地址向内核计算模块提供计算输入，并读写内核计算模块的计算输出和产生交织器模块启动信号；内核计算模块，用于根据定时信号与状态机和计算输入迭代计算出译码结果。本发明专利技术所提出的Ｔｕｒｂｏ码译码器没有反馈，逻辑清晰，时序规则，极大地降低了硬件规模。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信道编码领域，特别是一种涡轮(Turbo)码译码器。
技术介绍
在无线通信系统中，由于传输介质的不均匀性和不稳定性，传输的信号会受到时间扩散、衰落等干扰影响，造成接收的比特有随机性的差错。为了防止信道噪声的干扰影响，需要采用一定的方式来提高信道的传送可靠性和有效性。可以通过增加冗余度的方法来降低误码率。在移动通信系统和卫星通信系统中，纠错码得到了广泛的应用。具有优异性能的Turbo码是一种纠错能力很强的码，已经成为信道编码领域研究的焦点之一。尽管Turbo码的译码复杂度大于传统的卷积码，但在无线信道低信噪比情况下Turbo码的性能非常优异，因此普遍使用Turbo码作为高速数据业务的编码方式。当前宽带码分多址(WCDMA)系统、码分多址2000(CDMA-2000)系统和时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中，对于高速数据业务的传输均已采用Turbo码。另外，美国国家航空航天局也已经将Turbo码作为今后航天飞机、宇宙飞船和空间站与地球接收站之间通信的标准信道编码技术。目前有两大类的Turbo码译码算法，一类是基于维特比(Viterbi)算法的改进，属于次最佳算法，其中包括软输出维特比算法(SOVA)和串行列表输出维特比算法(SLVA)，另一类是BCJR算法处理后验概率分布的最大后验算法(MAP)，以及在对数域的Max-log-MAP算法和log-MAP等算法。在Turbo码译码器中，BCJR算法是目前最常用的MAP算法。在MAP算法中，译码器输出的软判决信息为对数似然比，如公式(1) Li=lnP...(1)]]>在计算信息比特的后验概率之前，先计算已知有噪信道中的观测y时每个有效的状态转移的后验概率P。由条件概率公式P=PP...(2)]]>由Markov过程的性质，公式(2)的分子部分可以分解为P＝α(si)γ(si→si+1)β(si+1)(3)其中，α(si)＝P(4)γ(si→si+1)＝P (5)β(si+1＝P(6)γ(si→si+1)是与状态转移(si→si+1)相对应的分支转移度量，它可表示为γ(si→si+1)＝PP(7)＝PP公式(7)的第一项P可以由前一级迭代得到的先验信息zi计算得到P=ezi1+ezi,for,xi=111+ezi,for,xi=0...(8)]]>公式(7)的第二项P为调制方式和信道模型的函数，在BPSK或QPSK调制信号慢衰落信道下P=12πσ2exp{12σ2||yi-a(2ci-1)||}...(9)]]>其中，α为信号的衰落幅度，ci是与状态转移(si-1→si)相对应的编码器输出符号，对于码率为1/2的分量码编码器ci∈{(00)′，(01)′，(10)′，(11)′} (10)概率α(si)可以由如下的前向递推得到 α(si)=Σsi-1∈Iα(si-1)γ(si-1→si)]]>其中i＝0，1，...，N-1(11)式中，I为与状态si相连的状态si-1的集合。由于Turbo码的分量码编码器的初始状态为全0，所以公式(11)的初始条件为α(s0)=1,s0=00,s0≠0...(12)]]>类似的，β(si)可以由如下的反向递推得到β(si-1)=Σsi-1∈Iβ(si-1)γ(si-1→si),i=N,N-1...1---(13)]]>由于第三代移动通信系统中Turbo码的两个分量码译码器都附加了伪比特使译码器最终回到全0状态，所以公式(13)的初始条件为β(sN)=1,sN=00,sN≠0...(14)]]>一旦得到了状态转移的后验概率P，由全概率公式可得信息比特的概率为P=Σs1P...(15)]]>P=Σs0P...(16)]]>其中，S1＝{si→si+1xi＝1)为信息比特xi为1所对应的状态转移的集合，S0＝{si→si+1xi＝0)为信息比特xi为0所对应的状态转移的集合。由公式(1)、(2)、(3)、(15)、(16)，对数似然比为Lk=lnΣs1α(si)γ(si→si+1)β(si+1)Σs0α(si)γ(si→si+1)β(si+1)...(17)]]>由于需要进行大量的乘法运算和指数运算，MAP算法非常不适用于硬件实现。Erfanian和Pasupathy最早提出了MAP算法在对数域的简化算法LOG-MAP算法。通过转换到对数域运算，不需要指数运算，同时乘法变成了加法，而加法变成了MAX*运算。定义MAX*运算如公式(18) MAX*(X，Y)＝log(eX+eY)=MAX(X，Y)+log(1+e-|X-Y|) (18)则公式(17)可以改写为Li=logP(xi=1|y)P(xi=0|y)]]>=MAX(si-1,si)xi=1(Ai-1(si-1)+Gi-1(si-1,si)+Bi(si))]]>-MAX(si-1,si)xi=0*(Ai-1(si-1)+Gi-1(si-1,si)+Bi(si))...(19)]]>其中，A、G、B分别对应α、γ、β的对数值，一般，A称为前向累积路径度量，B称为后向累积路径度量，G称为分支转移度量。由公式(7)、(8)、(9)可得Gi-1(si-1，si)＝ln P+ln P=zi·x(si-1,si)-12σ2||yi-a(2ci(si-1,si)-1)||+Ci...(20)]]>其中，x(si+1，si)∈{0，1}为与状态转移(si-1→si)相对应的译码器输入，Ci是与状态转移(si-1→si)无关的常数，在计算时可被省略。对公式(11)、(12)、(13)、(14)两边取对数，得Ai(si)=MAXsi-1*(Ai-1(si-1)+Gi-1(si-1,si))i=1,...N-1---(21)]]>A0(s0)=0s0=0-∞s0≠0...(22)]]>Bi-1(si-1)=MAXsi*(Bi(si)+Gi-1(si-1,si))i=N,N-1...,2---(23)]]>BN(SN)=0sN=0-∞sN≠0...(24)]]>由此，得到LOG-MAP算法的计算过程包括以下步骤第一步前向递推。由公式(22)初始化A0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｔｕｒｂｏ码译码器，其特征在于，该译码器包括： 主控模块，用于接收译码器外部所提供的译码参数，并向ＲＡＭ读写控制模块提供该译码参数； 定时器模块，用于产生迭代计算所需要的定时信号和状态机信号，并向内核计算模块发送该定时信号和状态机信号； 交织器模块，用于在收到交织器模块启动信号后产生交织地址，并向ＲＡＭ读写控制模块提供交织地址； ＲＡＭ读写控制模块，产生交织器模块启动信号，并根据主控模块提供的译码参数、交织器模块提供的交织器地址向内核计算模块提供计算输入和读写内核计算模块的计算输出； 内核计算模块，用于根据定时信号与状态机信号和计算输入迭代计算出译码结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵训威，
申请(专利权)人：普天信息技术研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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