一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，通过Turbo码高速译码器实现，包括第一、第二输入缓存模块、第一、二外信息存储模块、交织/解交织模块、N个SISO译码单元、硬判决模块和输出缓存模块，第一、二输入缓存模块以乒乓操作方式连续接收外部输入的数据帧，N个SISO译码单元完成第一次迭代的第一分量译码和第二分量译码，依次类推，完成第M次迭代的第一分量译码与第二分量译码，迭代终止，对第M次迭代的第二分量译码得到的对数似然比信息LLR在硬判决模块中进行解交织处理，并将解交织处理结果进行硬判决，最后将硬判决结果存入输出缓存模块；该方法结合并行译码与滑动窗译码的优点，大幅提高了译码运行速度，具有较好的译码性能。
【专利说明】—种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，属于卫星移动通信系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在卫星移动通信系统中，接收机收到的信号常受到衰落信道和干扰噪声等影响。对此，卫星移动通信系统常采用具有高信道编码增益的差错控制码Turbo或LDPC (低密度奇偶校验码)码来提高信息传输的可靠性，将误码率降低并逼近香农极限。Turbo码的优势在于，其短码码字在低信噪比条件下具有更好的误码性能，更适于突发传输或实时通信应用中。目前，Turbo码已被作为DVB-RCS (数字视频广播-卫星回传信道)、CCSDS (空间数据系统资讯委员会)等卫星移动通信系统和深空通信系统的推荐信道编码方案之一。同时，Turbo码也在地面移动通信系统如3GPP (第3代合作伙伴计划)标准组织的LTE (长期演进)系统和WiMax等系统中得到广泛应用。
[0003]比较这几种系统采用的Turbo码，可以发现3GPP TS212标准所定义的码字采用了最大无竞争交织器，可以提供更加灵活的并行阶数选择，更适用于宽带通信系统中高速编译码应用。所以，这里以母码编码效率为1/3的Turbo码为例，生成多项式表示为
[0004]
【权利要求】
1.一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法,其特征在于:通过Turbo码高速译码器实现，所述Turbo码高速译码器包括第一输入缓存模块、第二输入缓存模块、第一外信息存储模块RAM3、第二外信息存储模块RAM4、交织/解交织模块、SISO译码模块、硬判决模块和输出缓存模块RAM5，其中第一输入缓存模块包括信息位存储单元RAMl和校验位存储单元RAM2，第二输入缓存模块包括信息位存储单元RAMI’和校验位存储单元RAM2’，SISO译码模块包括N个SISO译码单元，具体实现过程如下: 步骤(一)、第一输入缓存模块和第二输入缓存模块以乒乓操作方式连续接收外部输入的数据帧，所述数据帧为待译码数据yk，将待译码数据yk中的信息位Is分为等长的N段存入信息位存储单元RAMl或RAMl ’，将第一校验位ylp、第二校验位y2p分别均分为等长的N段存入校验位存储单元RAM2或RAM2’ ； 步骤(二 )、交织/解交织模块产生顺序地址和交织地址，N个SISO译码单元根据所述顺序地址分别读取信息位存储单元RAMl或RAMI’中的分为N段的信息位f和校验位存储单元RAM2或RAM2’中的分为N段的第一校验位ylp，进行第一次迭代的第一分量译码，得到对数似然比信息LLR和分为等长的N段的外信息Lle，将所述外信息Lle按照所述顺序地址存入第二外信息存储模块RAM4 ;NfSIS0译码单元根据所述交织地址分别从第二外信息存储模块RAM4读取分为等长的N段的外信息Lle，同时根据所述交织地址读取信息位存储单元RAMl或RAMI’中的分为N段的信息位f,根据所述顺序地址读取校验位存储单元RAM2或RAid的分为N段的第二校验位y2p，进行第一次迭代的第二分量译码，得到对数似然比信息LLR和分为等长的N段的外信息L2e,将外信息L2e根据所述交织地址存入第一外信息存储模块RAM3 ； 步骤(三)、N个SISO译码单元根据所述顺序地址分别读取信息位存储单元RAMl或RAMI’中的分为N段的信息位f和校验位存储单元RAM2或RAM2’中的分为N段的第一校验位ylp，同时读取第一外信息存储模块RAM3中的外信息L2e，进行第二次迭代的第一分量译码，得到对数似然比信息LLR和分为等长的N段的外信息L’ le,将外信息L’ le按照所述顺序地址存入第二外信息存储模块RAM4 #个SISO译码单元根据所述交织地址从第二外信息存储模块RAM4读取分为等长的N段的外信息L’ le,根据所述交织地址读取信息位存储单元RAMl或RAMI’中的分为N段的信息位f,根据所述顺序地址读取校验位存储单元RAM2或RAM2’中的分为N段的第二校验位y2p，进行第二次迭代的第二分量译码，得到对数似然比信息LLR和分为等长的N段的外信息L’ 2e,将外信息L’ 2e按照所述交织地址存入第一外信息存储模块RAM3 ； 步骤(四)、依次类推，重复步骤(三)，完成N个SISO译码单元的第M次迭代的第一分量译码与第二分量译码，迭代终止，所述M为设定的迭代次数； 步骤(五)、对第M次迭代的第二分量译码得到的对数似然比信息LLR在硬判决模块中进行解交织处理，并将解交织处理结果进行硬判决，最后将硬判决结果存入输出缓存模块RAM5 中； 其中N、M均为正整数，且N≥4，M≥6。
2.根据权利要求1所述的一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，其特征在于:所述步骤(一)中信息位f分为等长的N段，第一校验位ylp、第二校验位y2p均分为等长的N段，具体表示为:定义K为信息位长度，用比特数表示，m=K/N为每段的长度，r为每段头或尾添加的重叠比特数，一帧数据被均匀分成N段，送入N个SISO译码单元的第I段长度为m+r ;中间段长度为m+2r ;最后一段长度m+r+tail_bit, tail_bit表示信息位ys、第一校验位ylp、第二校验位y2p的尾比特。
3.根据权利要求1所述的一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，其特征在于:所述步骤(一)中分为等长的N段的信息位ys表示如下:
Bs[I，...，N]_{{y。，y"i，...，Υκ/ν-ι^，...，iy (N-1)K/N，y (N-l)K/N+lJ...，Yk-J }; 分为等长的N段的第一校验位ylp、第二校验位y2p分别表示如下:
Blp[1，...，N] = {{yK, yK
+1，...，y (N+1)K/N-J，...，{y (2N-1)K/NJ J (2N-l)K/N+U...，Y2K-J ^ ;
B2p[l，...，N] = {{y
2K> y2K+l>...) Υ (2N+1)K/N-J，...，?Υ (3N_1)K/N，J (3N-1)K/N+1>...，J3K-1 ^ ^ ; 将重新组合的数据{Bs[l](k)，Bs[2](k)，….，Bs[N](k)}，k e [0,K/N-1]按顺序存入信息位存储单元RAMl或RAMI’ ；将重新组合的数据{Blp[l] (k)，Blp[2] (k)，….，Blp[N](k)}，k e [O, K/N-1]按顺序存入校验位存储单元RAM2或RAM2’中的上半部分；将重新组合的数据{B2p[l](k)，B2p[2](k)，....，B2p[N](k)}，ke [0,K/N-1]按顺序存入校验位存储单元RAM2中的下半部分，其中，K为信息位长度。
4.根据权利要求1所述的一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，其特征在于:所述N个SISO译码单元内部均采用滑动窗译码流程，进行每次迭代的第一分量译码和第二分量译码的实现过程如下，其中每个SISO译码单元包括LIFO存储器RAM6和RAM7: 步骤(一)、在第1个滑动窗时间内，计算当前数据段最后一个滑动窗前向状态度量α，作为下一数据段第一个滑动窗前向状态度量α的初始值；计算当前数据段第一个滑动窗后向状态度量β，作为上一数据段最后一个滑动窗后向状态度量β的初始值； 步骤(二)、在第2个滑动窗时间内，把第一滑动窗中的信息位ys、校验位yp、先验信息La存入深度为I个滑动窗长度SW的LIFO存储器RAM6中；计算第I个滑动内数据的前向状态度量α，存储到深度为I个滑动窗长度SW的LIFO存储器RAM7 ;计算第2个滑动窗的后向状态度量β，作为第I个滑动窗后向状态度量β值的有效初始状态； 步骤(三)、在第3个滑动窗时间内，计算第一个滑动窗的后向状态度量有效β值，同时从LIFO存储器RAM6中读取缓存的信息位ys、校验位yp、先验信息La，从LIFO存储器RAM7中读取前向状态度量α，一起计算对数似然比LLR和外信息Le ； 步骤(四)、依次类推，重复步骤(二)、(三)，直到完成SISO译码单元内最后一个滑动窗译码。
5.根据权利要求1所述的一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，其特征在于:所述N个SISO译码单元内部可以同时进行前向状态度量α和后向状态度量β值的计算，进一步降低译码时延。
6.根据权利要求1所述的一种基于并行与加窗结构的Turbo码高速译码实现方法，其特征在于:还包括逻辑控制模块，用于对Turbo码高速译码器所有模块进行控制，包括第一、第二输入缓存模块中待译码数据的分段存储的读写控制、乒乓操作的片选控制；第一、第二外信息存储模块数据使能、地址控制；SISO译码单元中滑动窗译码的启动、终止，整个译码迭代控制；交织/解交织模块中顺序地址、交织地址的选择控制；硬判决模块的使能控制；输出缓存模块中译码结果的存储和分段输出控制。
【文档编号】H03M13/29GK103873073SQ201410105878
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】马荣, 闫朝星, 周三文, 卢满宏, 孙婉莹 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司