高速Turbo译码算法MAP的改进及硬件实现的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文分类号UDC密级金殛学校代码——10497滗理歹大字位论文题目直速旦迪Q鋈翌簋法丛缱鲍邀进区矍住塞垫鲍盟究英文!h曼＆曼璺曼堑尘QfIm卫rovement&Hardware一———————————————————’—。。。。。。。。’。。，}‘。。。。。1。‘。。。。。。。’。。。。。。。。。。__-___________-_______--·_________-_-____一—————ImplementationofMAP--TheHighSpeedTurbo——————趑目旦曼堡Q鱼也g△!gQ!i!地研究生姓

2、名芒坚阜h口拙肛姓名周云耀职称数援指导教师一一“一430070申请学位级别亟±学科专业名称通焦生焦!垦丕统论文提交日期2012．11论文答辩日期——2012．11学位授予单位盛这堡王太堂学位授予日期答辩委员会主席蓟整评阅人弛垦：型鱼2012年11月武学武汉理工大学硕士学位论文独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

3、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。期：塑!!：!兰关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)日期：坐1乙摘要随着信息时代的到来以及计算机技术与通信技术的蓬勃发展，使得高效准确的的数据信息的传输成为一个重要研究点。Turbo码的提出，结束了将信道截止速率作为实际信道容量的历史，这就标志着信道编码技术与理论研究踏入了全新的阶段

4、，因为Turbo码的纠错性能很大程度上取决于Turbo码的译码器的设计，所以在Turbo码的研究热潮中，最为广泛探讨的是Turbo码的译码算法和译码器的结构设计。Turbo码主要有两种译码算法：SOVA即软输出维特比算法和MAP即最大后验概率算法。SOVA的算法较为简单，硬件实现较容易，但性能相对MAP算法较差。MAP算法的原理是计算网格编码图上所有转移状态的状态量度，通过计算比较似然比来正确的译出每个比特的值。由于MAP算法会计算网格图中所有的转移状态，因此相L匕SOVA算法具有较高的的准确率。MAP算法递归运算较多，硬件实现较为复杂，

5、因此如何为硬件实现而优化MAP算法就显得尤为重要。本文在传统的基2型MAP算法上，研究了已提出的基4型MAP算法。基4型算法在相同时钟周期下可以节约一半的存储器容量，并且一个时钟译出两个信息比特，提高了一倍的译码效率，这在实际的硬件实现中具有较高实践价值。结合研究成果，本文提出了一种改进的基4型MAP算法，能比较精确的近似，带来更小的编码增益损耗。本文同时还提出了一种新型的“偏移-力口法．比较．选择．偏移”状态度量运算单元结构，去取代传统的“加法．比较．选择．偏移”运算单元。这样做能有效较少加法器级数，从而减小电路的关键延时路径，提高系统

6、工作的最大频率。并且本文还介绍了一种新颖的分组译码方法，它能够避免传统MAP译码器结构所带来的不必要的存储器开销。文章最后，通过做MATLAB算法仿真，给出了几种MAP译码算法的性能比较。最后还给出了用Verilog综合出几种运算单元的硬件结构的结果。通过这些数据以证实本文所提出的MAP译码算法的优点。关键词：Turbo码，MAP，最大后验概率，状态度量，延时AbstractDuetotherecentofthecommunicationandthecomputertechnologyintheinformationera,high-sp

7、eedaccuratedatatransmissionisbecomingamoreandmorepopularresearchtopic．Theinventionoftheturbocodehasendedthehistoryofusingthecut—offrateastheactualcapacit)rofthechannel．Theresearchoftheerrorcontrolcodinghasthenenteredanentirelynewstage．Becausetheerrorcontrolperformancehigh

8、lydependsonthedesignoftheturbodecoder,thealgorithmandarchitectureofturbodecoderarewidelydiscusse