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随着现代社会的发展,人们对Interact、视频等宽带业务需求的增加,促使移动通信和宽带接入技术的融合,这种融合也成为下一代移动通信趋势。LTE(Long Term Evolution)由3GPP(3th Generation Partnership Proiect)提出,由于其具有高数据率、低时延和大容量等特点,已经成为向4G演进的主流标准之一。
Turbo码能够很好的满足香农信道编码定理中的随机性编码、长编码长度和迭代译码的要求,从而获得接近香农理论极限的译码性能。由于其优异的性能,作为主要的信道编码,已在3G中成功应用,但对于LTE的100Mb/s以上的峰值数据速率来说,对Turbo码的译码器设计带来了严重挑战。因为Turbo码要获得优异的性能,必须满足长编码长度和迭代译码的要求,这就使Turbo码具有译码延时大的缺点。本文基于LTE系统,研究Turbo码的译码算法并设计实现满足系统高数据速率要求的译码器。
本文研究了两类主要的Turbo码译码算法,一类是基于最大似然准则的Viterbi算法,一类是基于最大后验概率(MAP)准则的BCJR算法。对MAP算法进行了详细的研究,包括Log-Map算法和其简化改进形式的Max-Log-Map算法。并且详细分析了为了减小Turbo码译码延时的滑动窗方法,给出了改进型的滑动窗方法。通过仿真比较算法的性能和选择参数。基于算法性能的比较和实现复杂性,选择Max-Log-Map算法作为本文Turbo码译码器的算法。
本文最后设计实现了应用于LTE的基于Max-Log-Map算法和改进的滑动窗方法的8路并行Turbo码译码器。在满足译码器高速度延时小的前提下,对硬件实现时所用的资源、功耗等方面进行了优化。对于实现的Turbo码译码器进行仿真和综合,从仿真和综合结果分析,本文设计的译码器极大地降低了译码延时,提高了译码速度,满足了LTE系统实时性和高数据速率的要求。对于译码器的硬件进行了优化设计,减少了硬件资源及功耗,该译码器已经用于LTE系统中,在整个系统中的综合性能良好,对于提高系统可靠性具有极大地贡献。