兼容LTE和WiMAX的4并行度、基-16高性能Turbo譯碼器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開(kāi)了一種兼容LTE和WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的采用4并行度、基-16結(jié)構(gòu)的Turbo譯碼器。該Turbo譯碼器，采用4并行度、基-16結(jié)構(gòu)，基于TSMC65nm1P9MLPCMOS工藝完成芯片設(shè)計(jì)，芯片內(nèi)核面積為1.39mm2，最大時(shí)鐘頻率為600MHz。相較于其他Turbo譯碼器有如下改進(jìn)：提出新的高基數(shù)譯碼結(jié)構(gòu)，降低了遞歸運(yùn)算單元的復(fù)雜度；針對(duì)高并行度、高基數(shù)譯碼器，提出了簡(jiǎn)化的交織器，使得LTE和WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中的交織器均可基于簡(jiǎn)單的桶形移位網(wǎng)絡(luò)和二維地址生成器構(gòu)成；優(yōu)化了存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，避免了存儲(chǔ)訪問(wèn)沖突，減小了存儲(chǔ)器的空間和數(shù)目；通過(guò)算法優(yōu)化和資源共享，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】兼容LTE和WiMAX的4并行度、基-16高性能Turbo譯碼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種兼容LTE和WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的采用4并行度、基-16結(jié)構(gòu)的Turbo譯碼器。

【背景技術(shù)】
[0002]法國(guó)的C.Berrou等人在卷積碼和級(jí)聯(lián)碼的理論基礎(chǔ)上，于1993年提出了一種全新的編譯碼方案一Turbo碼，取得了接近香農(nóng)極限的糾錯(cuò)性能，在信息理論的發(fā)展過(guò)程中取得了突破性進(jìn)展，具有里程碑意義。Turbo碼是一種并行級(jí)聯(lián)碼，由兩個(gè)約束長(zhǎng)度較小的遞歸系統(tǒng)卷積碼(RSC)構(gòu)成，兩個(gè)分量編碼之間由一個(gè)偽隨機(jī)交織器進(jìn)行連接。Turbo譯碼則基于改進(jìn)的最大后驗(yàn)概率算法(也稱為BCJR算法)且引入了迭代譯碼思想，取得了十分優(yōu)異的編碼增益。非二進(jìn)制Turbo碼于1999年被提出，其編譯碼過(guò)程中的單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠處理多個(gè)信息比特，從而減小了同等碼長(zhǎng)下的交織器深度，降低了譯碼延時(shí)，且具有與二進(jìn)制Turbo碼相同甚至更好的性能。
[0003]由于具有譯碼性能優(yōu)異，編碼簡(jiǎn)單，碼長(zhǎng)和碼率可靈活調(diào)整，硬件復(fù)雜度適中等一系列優(yōu)點(diǎn)，Turbo碼一經(jīng)提出就迅速被應(yīng)用到深空通信、移動(dòng)通信、數(shù)字多媒體廣播、電力線通信等諸多領(lǐng)域，尤其在移動(dòng)通信系統(tǒng)中獲得了空前成功。表1-1列出了采用Turbo碼作為信道編碼的一些典型代表。
[0004]人們對(duì)高速度、高質(zhì)量寬帶通信飛速增長(zhǎng)的需求，極大的推動(dòng)了無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和通信標(biāo)準(zhǔn)的更新?lián)Q代。在短短的十年間，3GPP、3GPP2、IEEE等標(biāo)準(zhǔn)組織制定的第三代(3G)移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)獲得了迅猛發(fā)展，超三代(B3G)標(biāo)準(zhǔn)也處于不斷的演進(jìn)過(guò)程中。通過(guò)引入OFDM、ΜΜ0、高階調(diào)制、先進(jìn)信道編碼等一系列技術(shù)，新的通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)吞吐率和頻譜利用率的不斷提升。例如HSPA+標(biāo)準(zhǔn)將從14.4Mbps逐步過(guò)渡到672Mbps峰值吞吐率。而3GPP組織和IEEE 802.16針對(duì)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)4G移動(dòng)通信的技術(shù)征集，分別制定了 LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)和WiMAX-Advanced標(biāo)準(zhǔn)，其吞吐率將達(dá)到甚至超過(guò)ITU對(duì)于4G的長(zhǎng)期目標(biāo):移動(dòng)接收時(shí)達(dá)到100Mbps，固定接收時(shí)達(dá)到lGbps。
[0005]在這些標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的過(guò)程中，Turbo碼的編碼方式并沒(méi)有發(fā)生太大變化，而主要是更換了傳統(tǒng)的交織器，使之具有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)交織特點(diǎn)以便于并行譯碼。盡管如此，Turbo碼在應(yīng)用到下一代高速度移動(dòng)通信系統(tǒng)中，仍然存在諸多挑戰(zhàn)。首先是吞吐率的急劇增長(zhǎng)，從最初的3G所要求的2Mbps的吞吐率提升到未來(lái)4G所要求的IGbps吞吐率，如此大的跨越單純依靠集成電路制造工藝的發(fā)展是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要求從譯碼算法、硬件結(jié)構(gòu)、電路實(shí)現(xiàn)等多個(gè)層次挖掘并行計(jì)算的能力；其次是移動(dòng)終端對(duì)于芯片面積、功耗的苛刻要求，也要求實(shí)現(xiàn)方式的改進(jìn)和創(chuàng)新；最后是在各種標(biāo)準(zhǔn)相互共存，并行發(fā)展的過(guò)程中，要求基帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)者必須考慮多模式可配置終端的實(shí)現(xiàn)，因此多模式多標(biāo)準(zhǔn)的Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)也成為未來(lái)的發(fā)展方向之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時(shí)支持二進(jìn)制和雙二進(jìn)制的兼容LTE和WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的采用4并行度、基-16結(jié)構(gòu)的Turbo譯碼器，以適用于3GPP LTE/LTE-Advanced、WiMAX/ffiMAX-Advanced (IEEE 802.16e/m)等 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供的Turbo譯碼器，采用4并行度、基-16結(jié)構(gòu)，基于TSMC 65nm 1P9M LPCMOS工藝完成芯片設(shè)計(jì)，芯片內(nèi)核面積為1.39 mm2,最大時(shí)鐘頻率為600MHz，5.5次迭代下的最高吞吐率為:LTE模式下82IMbps,WiMAX模式下810.6Mbps。相較于其他Turbo譯碼器有如下改進(jìn):(1)提出新的高基數(shù)譯碼結(jié)構(gòu)，通過(guò)提前比較網(wǎng)格圖中具有同一起始狀態(tài)和同一終止?fàn)顟B(tài)的分支，降低了遞歸運(yùn)算單元的復(fù)雜度且同時(shí)減小了關(guān)鍵路徑；(2)針對(duì)高并行度、高基數(shù)譯碼器，提出了簡(jiǎn)化的交織器，使得LTE和WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中的交織器均可基于簡(jiǎn)單的桶形移位網(wǎng)絡(luò)和二維地址生成器構(gòu)成；(3)優(yōu)化了存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，避免了存儲(chǔ)訪問(wèn)沖突，減小了存儲(chǔ)器的空間和數(shù)目；(4)通過(guò)算法優(yōu)化和資源共享，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
[0008]本發(fā)明提供的Turbo譯碼器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括:外信息存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元、校驗(yàn)位I存儲(chǔ)單元、校驗(yàn)位2存儲(chǔ)單元、P-路置換網(wǎng)絡(luò)、基-16的軟輸入軟輸出子譯碼器(SIS0)、相應(yīng)的控制模塊、地址生成模塊和硬判決緩存。其中，P-路置換網(wǎng)絡(luò)、軟輸入軟輸出子譯碼器和相應(yīng)的存儲(chǔ)單元都是4并行度的，即圖中所示的P=4。外信息存儲(chǔ)單元主要用來(lái)存儲(chǔ)在上一次迭代過(guò)程中得到外信息，通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)置換，輸入軟輸入軟輸出子譯碼器作為下一次迭代的先驗(yàn)信息，外信息存儲(chǔ)單元的大小是N/P，N是碼長(zhǎng)，P是并行度。系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)接收到碼字的系統(tǒng)信息，即接收到的系統(tǒng)碼，通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)輸入到軟輸入軟輸出子譯碼器，作為迭代譯碼中的系統(tǒng)信息進(jìn)行迭代譯碼，系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元大小同樣是N/P。而校驗(yàn)位I存儲(chǔ)單元和校驗(yàn)位2存儲(chǔ)單元分別用于存儲(chǔ)接收碼字中相應(yīng)的2個(gè)校驗(yàn)碼，通過(guò)一個(gè)選擇器，在不同的子迭代期間送入不同的校驗(yàn)位，以完成迭代譯碼。地址生成模塊的作用是根據(jù)迭代譯碼的進(jìn)度和要求，生成相應(yīng)的地址來(lái)訪問(wèn)這些存儲(chǔ)單元，以讀取相應(yīng)的外信息、系統(tǒng)信息和校驗(yàn)位信息。軟輸入軟輸出子譯碼器是整個(gè)譯碼器的核心，通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)輸入相應(yīng)的外信息、系統(tǒng)信息和選擇校驗(yàn)位，得到譯碼所需的初始值，進(jìn)行迭代譯碼，子迭代完成后得到后驗(yàn)信息，后驗(yàn)信息通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到外信息存儲(chǔ)單元中作為下一次子迭代的外信息。而控制模塊用于總的控制地址生成模塊和置換網(wǎng)絡(luò)以及迭代譯碼的過(guò)程。當(dāng)?shù)g碼完成后，通過(guò)硬判決得到譯出的碼字，存在硬判決緩存中，作為譯碼輸出。
[0009]本發(fā)明中，系統(tǒng)信息和外信息采用四象限劃分，以保證基-16譯碼中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。每個(gè)時(shí)鐘周期4個(gè)并行的子譯碼器共需讀取16組本征信息和外信息，它們的和經(jīng)過(guò)4組4路并行的置換網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)最大后驗(yàn)概率譯碼后每個(gè)時(shí)鐘周期向外信息寫(xiě)回16組值。其中，地址生成模塊在LTE模式下提供16個(gè)地址，在WiMAX模式下只提供8個(gè)地址，它們的硬件資源可完全復(fù)用，而置換網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的可配置性，可以完整支持兩種模式下的所有碼長(zhǎng)和1，2，4三種并行度，置換網(wǎng)絡(luò)均是基于簡(jiǎn)單的桶形移位網(wǎng)絡(luò)。
[0010]下面對(duì)一些模塊作進(jìn)一步介紹:
1.可配置的基-16軟輸入軟輸出子譯碼器
軟輸入軟輸出子譯碼器是對(duì)前向狀態(tài)度量α、后向狀態(tài)度量β和分支度量Y進(jìn)行計(jì)算的單元，如圖9所示，里面包含了雙口的RAM用于存放需要計(jì)算的碼子信息，分支度量計(jì)算單元計(jì)算好分支度量后，保存在寄存器中，用于后續(xù)的前向狀態(tài)度量和后向狀態(tài)度量的計(jì)算，計(jì)算好的前向狀態(tài)度量和后向狀態(tài)度量又通過(guò)寄存器暫存，用作下一次迭代計(jì)算前向和后向狀態(tài)度量，同時(shí)LLR運(yùn)算單元利用這次的前向后向度量計(jì)算相應(yīng)的LLR值并輸出保存。
[0011]本發(fā)明設(shè)計(jì)的軟輸入軟輸出子譯碼器可以支持二進(jìn)制turbo碼和雙二進(jìn)制turbo碼，可以支持滑動(dòng)窗(SW)和雙向并行窗(PW)兩種方式，可以支持信息傳遞和訓(xùn)練計(jì)算兩種遞歸運(yùn)算初始化，并根據(jù)碼率調(diào)整窗的模式和初始化模式，有動(dòng)態(tài)控制功耗。
[0012]實(shí)際上這種配置提供了幾種重要的機(jī)制:首先是可以雙向并行取數(shù)，這是減小延時(shí)的前提，其次可以將LLR和后向訓(xùn)練進(jìn)行硬件資源共享。由于LLR運(yùn)算單元即可以與前向遞歸并行完成也可以與后向遞歸運(yùn)算單元，因此并行性的關(guān)鍵是前向與后向遞歸的并行性。在傳統(tǒng)的滑窗流程當(dāng)中，需要注意的是子塊之間的網(wǎng)格圖是相接的，因此也可傳遞狀態(tài)度量信息。
[0013]在窗的數(shù)目較小時(shí)兩種流程其實(shí)有很高的相似性，PW更有效，這時(shí)PW中所需要的訓(xùn)練計(jì)算不需要增加硬件，只需要兩個(gè)已有的運(yùn)算單元進(jìn)行計(jì)算即可，因此需要分類(lèi)討論，包括一個(gè)窗，二個(gè)窗，多個(gè)窗的情形。訓(xùn)練運(yùn)算在高碼率時(shí)打開(kāi)，在低碼率時(shí)可關(guān)閉或者減小訓(xùn)練長(zhǎng)度，性能損失不明顯，因?yàn)樵诓煌a率時(shí)性能損失不同，這成為功耗優(yōu)化的基礎(chǔ)。
[0014]2.地址生成模塊---可配置ARP與QPP交織器
不同通信標(biāo)準(zhǔn)中使用的turbo碼的交織器通常不同，在多標(biāo)準(zhǔn)譯碼器的設(shè)計(jì)中，靈活的交織器設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。ARP交織器是一次多項(xiàng)式形式，如圖5，QPP交織器是二次多項(xiàng)式形式。實(shí)際上并行交織器可以利用并行地址之間的關(guān)系，以及相鄰周期地址間的遞歸關(guān)系簡(jiǎn)化交織地址的計(jì)算。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中采用的是ARP交織器，也可以通過(guò)遞歸形式計(jì)算交織地址。
[0015]由于窗長(zhǎng)較大，寫(xiě)地址用讀地址進(jìn)行存儲(chǔ)的方法代價(jià)較大，因此這里采用實(shí)時(shí)計(jì)算的方式，采用兩個(gè)前向的地址生成器；兩個(gè)后向的地址可以由LIFO獲得，或者使用兩個(gè)反向的地址生成器。
[0016]3.存儲(chǔ)單元
兩種模式下的存儲(chǔ)資源可以有效的復(fù)用，注意到雙二進(jìn)制turbo碼是基于符號(hào)進(jìn)行譯碼的，在相鄰子迭代之間傳遞的外信息是二進(jìn)制turbo的2倍，通過(guò)算法中對(duì)數(shù)似然比的定義，可以減小為1.5倍。對(duì)于基-16譯碼，應(yīng)用四象限劃分方案。WiMAX每個(gè)符號(hào)(2-bit信息位)需要存儲(chǔ)3個(gè)外信息值，因此在碼長(zhǎng)相同情況下，WiMAX需要增加50%的外信息存儲(chǔ)容量。將外信息從符號(hào)級(jí)轉(zhuǎn)換為比特級(jí)存儲(chǔ)，讀取時(shí)重新轉(zhuǎn)換為符號(hào)級(jí)，這樣使得雙二進(jìn)制和傳統(tǒng)的二進(jìn)制譯碼的外信息存儲(chǔ)單元可以完全復(fù)用。然而這種方法會(huì)造成0.Γ0.2dB左右的性能損失，在并行度較低的情況下，這部分外信息在整個(gè)譯碼器的比重較高，在高度并行的譯碼結(jié)構(gòu)中，所占比重會(huì)不斷下降。因此本發(fā)明沒(méi)有采用這一外信息轉(zhuǎn)換方法，而是保留這一部門(mén)存儲(chǔ)資源以獲得較好的譯碼性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1基-16網(wǎng)格圖中路徑合并示意圖。
[0018]圖2傳統(tǒng)基-Γ狀態(tài)度量遞歸運(yùn)算單元。
[0019]圖3基于路徑合并的基-狀態(tài)度量遞歸運(yùn)算單元。
[0020]圖4改進(jìn)的基-16對(duì)數(shù)似然比計(jì)算單元。
[0021]圖5 ARP地址生成器。
[0022]圖6雙二進(jìn)制Turbo碼網(wǎng)格圖。
[0023]圖7 二進(jìn)制和雙二進(jìn)制Turbo碼網(wǎng)格圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況及與編碼信息的關(guān)系。
[0024]圖8可重構(gòu)LTE/WiMAX譯碼器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0025]圖9軟輸入軟輸出單元。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體在實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化和改進(jìn)，做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]1.基-16的軟輸入軟輸出子譯碼器(SISO)中譯碼算法的融合:
盡管二進(jìn)制和雙二進(jìn)制的網(wǎng)格圖存在區(qū)別，但通過(guò)重排序后可以使得網(wǎng)格圖具有相同的連接關(guān)系。具體的，將WiMAX的2、7兩個(gè)狀態(tài)的位置進(jìn)行互換，3、6兩個(gè)狀態(tài)的位置進(jìn)行互換，就可以得到經(jīng)過(guò)重新排序的網(wǎng)格圖。它與二進(jìn)制Turbo碼的網(wǎng)格圖形狀非常相似，這樣每個(gè)狀態(tài)度量遞歸運(yùn)算單元中狀態(tài)變量的輸入是一致的，因此不需要額外的選擇器。由于遞歸運(yùn)算單元內(nèi)部通常難以插入流水線寄存器，因此，這種可以減小關(guān)鍵路徑的效果十分有益。
[0028]通過(guò)重新排序可以使二者具有相似的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況，但由于它們的編碼結(jié)構(gòu)的不同，其在輸入信息比特相同的情況下輸出情況也不一致，因此必須再分支度量和對(duì)數(shù)似然比計(jì)算中考慮這種差異。圖6給出了兩種碼狀態(tài)轉(zhuǎn)移和狀態(tài)輸出的情況。對(duì)于二進(jìn)制Turbo碼其基-4網(wǎng)格圖，是通過(guò)變換得到的，因此其狀態(tài)轉(zhuǎn)移是從1-2時(shí)刻轉(zhuǎn)移到時(shí)刻。對(duì)于雙二進(jìn)制Turbo碼，編碼器每個(gè)時(shí)刻輸入兩比特，因此其網(wǎng)格級(jí)數(shù)只有碼長(zhǎng)的一半，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移都是從t-Ι到t時(shí)刻。
[0029]根據(jù)每次狀態(tài)轉(zhuǎn)移輸出的信息比特、校驗(yàn)比特的組合情況，共有16種分支度量，表2給出了公式變換后的分支度量計(jì)算公式。
[0030]每個(gè)分支度量可以拆分為兩部分，其中一部分只與信息位相關(guān)，另一部分只與校驗(yàn)位相關(guān)。前者是信息位的先驗(yàn)信息與本征信息之和，我們稱之為信息度量(Informat1n-Only Metric, 10M),后者為校驗(yàn)位本征信息之和，我們稱之為校驗(yàn)度量(Parity-Only Metric, POM )。通過(guò)這種拆分，兩種模式下的分支度量計(jì)算可以完全復(fù)用。在介紹的分支度量公示變換后，LTE模式下的信息度量有
[(,lI+4)+(AL.+ 4+1)]，(^+^)，(乙Li+[Li) ’0 四種取值，WiMAX豐旲式下的彳目息度量有+ L^.+，(￡#z=qi + )
，(IfJ，o四種取值。而校驗(yàn)度量在兩種模式下均為(U! ^Lf Λ
V Z=Iu A:+l ^、 IcKjTi^
,Lf , JLf ,，os四種取值。同時(shí).，分支度量:緩存中只us存儲(chǔ)η個(gè)信肩、度量:和兩個(gè)
tCΛ+1
校驗(yàn)位本征信息(或者三個(gè)校驗(yàn)度量)即可。
[0031]在尋找到兩種模式下分支度量計(jì)算公式的相似性并且進(jìn)行公式變換后，分支度量的計(jì)算量大為減少，所需要的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源也相應(yīng)減小。采用原始的方法，每個(gè)分支度量的計(jì)算需要5個(gè)加法器，總共需要80個(gè)加法器。而采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法后，總共只需要13個(gè)加法器，減小了 83.75%
表2雙?；?4譯碼分支度量計(jì)算公式

【權(quán)利要求】
1.一種兼容LTE和WiMAX的4并行度、基-16高性能Turbo譯碼器，其特征在于包括:外信息存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元、校驗(yàn)位I存儲(chǔ)單元、校驗(yàn)位2存儲(chǔ)單元、P-路置換網(wǎng)絡(luò)、基-16的軟輸入軟輸出子譯碼器、相應(yīng)的控制模塊、地址生成模塊和硬判決緩存；其中，路置換網(wǎng)絡(luò)、軟輸入軟輸出子譯碼器和相應(yīng)的存儲(chǔ)單元都是4并行度的；外信息存儲(chǔ)單元主要用于存儲(chǔ)在上一次迭代過(guò)程中得到外信息，通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)置換，輸入軟輸入軟輸出子譯碼器作為下一次迭代的先驗(yàn)信息，外信息存儲(chǔ)單元的大小是N/P，N是碼長(zhǎng)，P是并行度；系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)接收到碼字的系統(tǒng)信息，即接收到的系統(tǒng)碼，通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)輸入到軟輸入軟輸出子譯碼器，作為迭代譯碼中的系統(tǒng)信息進(jìn)行迭代譯碼，系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元大小同樣是N/P ;校驗(yàn)位I存儲(chǔ)單元和校驗(yàn)位2存儲(chǔ)單元分別用于存儲(chǔ)接收碼字中相應(yīng)的2個(gè)校驗(yàn)碼，通過(guò)一個(gè)選擇器，在不同的子迭代期間送入不同的校驗(yàn)位，以完成迭代譯碼；地址生成模塊的作用是根據(jù)迭代譯碼的進(jìn)度和要求，生成相應(yīng)的地址來(lái)訪問(wèn)這些存儲(chǔ)單元，以讀取相應(yīng)的外信息、系統(tǒng)信息和校驗(yàn)位信息；軟輸入軟輸出子譯碼器是通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)輸入相應(yīng)的外信息、系統(tǒng)信息和選擇校驗(yàn)位，得到譯碼所需的初始值，進(jìn)行迭代譯碼，子迭代完成后得到后驗(yàn)信息，后驗(yàn)信息通過(guò)置換網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到外信息存儲(chǔ)單元中作為下一次子迭代的外信息；控制模塊用于總的控制地址生成模塊和置換網(wǎng)絡(luò)以及迭代譯碼的過(guò)程；當(dāng)?shù)g碼完成后，通過(guò)硬判決得到譯出的碼字，存在硬判決緩存中，作為譯碼輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Turbo譯碼器，其特征在于，系統(tǒng)信息和外信息采用四象限劃分，以保證基-16譯碼中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；每個(gè)時(shí)鐘周期4個(gè)并行的軟輸入軟輸出子譯碼器共需讀取16組本征信息和外信息，它們的和經(jīng)過(guò)4組4路并行的置換網(wǎng)絡(luò)；經(jīng)過(guò)最大后驗(yàn)概率譯碼后每個(gè)時(shí)鐘周期向外信息寫(xiě)回16組值；其中，地址生成模塊在LTE模式下提供16個(gè)地址，而在WiMAX模式下只用提供8個(gè)地址，它們的硬件資源完全復(fù)用；置換網(wǎng)絡(luò)具有可配置性，可以完整支持LTE模式和WiMAX模式下的所有碼長(zhǎng)和1，2，4三種并行度，置換網(wǎng)絡(luò)均采用基于簡(jiǎn)單的桶形移位網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Turbo譯碼器，其特征在于，所述的軟輸入軟輸出子譯碼器是對(duì)前向狀態(tài)度量α、后向狀態(tài)度量β和分支度量Y進(jìn)行計(jì)算的單元，其中，包含雙口的RAM用于存放需要計(jì)算的碼子信息，分支度量計(jì)算單元計(jì)算好分支度量后，保存在寄存器中，用于后續(xù)的前向狀態(tài)度量和后向狀態(tài)度量的計(jì)算，計(jì)算好的前向狀態(tài)度量和后向狀態(tài)度量又通過(guò)寄存器暫存，用作下一次迭代計(jì)算前向和后向狀態(tài)度量，同時(shí)LLR運(yùn)算單元利用這次的前向后向度量計(jì)算相應(yīng)的LLR值并輸出保存； 所述的軟輸入軟輸出子譯碼器支持二進(jìn)制turbo碼和雙二進(jìn)制turbo碼，支持滑動(dòng)窗(SW)和雙向并行窗(PW)兩種方式，支持信息傳遞和訓(xùn)練計(jì)算兩種遞歸運(yùn)算初始化，并根據(jù)碼率調(diào)整窗的模式和初始化模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Turbo譯碼器，其特征在于，所述的地址生成模塊，配置ARP與QPP交織器，并行交織器利用并行地址之間的關(guān)系，以及相鄰周期地址間的遞歸關(guān)系簡(jiǎn)化交織地址的計(jì)算；采用實(shí)時(shí)計(jì)算的方式，用兩個(gè)前向的地址生成器；兩個(gè)后向的地址由LIFO獲得，或者使用兩個(gè)反向的地址生成器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Turbo譯碼器，其特征在于，所述的軟輸入軟輸出子譯碼器中譯碼算法如下: 將WiMAX的2、7兩個(gè)狀態(tài)的位置進(jìn)行互換，3、6兩個(gè)狀態(tài)的位置進(jìn)行互換,得到經(jīng)過(guò)重新排序的網(wǎng)格圖； 根據(jù)兩種碼狀態(tài)轉(zhuǎn)移和狀態(tài)輸出的情況，即每次狀態(tài)轉(zhuǎn)移輸出的信息比特、校驗(yàn)比特的組合情況，共有16種分支度量，變換后的分支度量計(jì)算公式如表2: 表2雙?；?4譯碼分支度量計(jì)算公式...........W1..................lte...S..5wmaxe5度I:___I Toris+ A)+(^Li+ ^l-1)+C^f+^L1) (￡；.?, + 4^ 4.,)+(if + if,ξ)I… ".................................................................V..................................................................^ %..........................V.........................^ '--?--'.----.-'I y 'm ^vk)^扛;? _1----■,----- ------.,..---...1 y^^;i OCi 1.0'-v-'■-'-.--1 ?(￡>4)iHK)KO; ? Ovi J'......................................................--%-...............................................................................-........................................................'I 7 ^m-rIJk)(^01 ^4)t(4) / moo-—_v_一—丫——, -__v.__,I y(4+4)+4K)+4 '/ oun*--,--'、-V.-*I 7(4十4)+iL(￡!^^4)+^ti;/ OI10.-...*--.-V--1 y(4-4)(^.0J +4),o m--——-t.^—^I y(￡tl + ￡^) + (Z/: + C3)(K.m +4-1) + (4 +Cl) ,1D0..................................................,-..................................................-—----,--..--,*-- y...—(^tl + 4-1 ) - ￡c(^.? + 4-1 ) + 4I / V j'j i\ 1.........................-,..............--"--、..-■r..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................:.............................................................................................1 yI + ) I ,?>?(Z)10.?..Lk A ) *r l；kAI ? 11-...........................................V................................................-1 y I(K)d0 oI /1n------------------.:.--1 y屯+C3)(4+Cs)? /*3 iXt———'-、.-￡,1...............................................................................................................................................................................................^amH-1 ,mo^?-； ^I ^tm_J
O
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Turbo譯碼器，其特征在于，為了進(jìn)一步使硬件資源更好的復(fù)用，對(duì)二級(jí)制Turbo碼的基-4對(duì)數(shù)似然比的計(jì)算公式進(jìn)行變換，得到與雙二進(jìn)制Turbo碼相同的符號(hào)級(jí)后驗(yàn)概率的計(jì)算方法；即將網(wǎng)格圖中32條可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)移分支按照信息比特的取值情況，分為4類(lèi)，每一類(lèi)中有8種情況，然后將前向狀態(tài)度量和后向狀態(tài)度量以及分支度量相加獲得符號(hào)級(jí)的后驗(yàn)概率；
由4個(gè)符號(hào)級(jí)后驗(yàn)概率， LL^=m，LL；；_，，可計(jì)算二進(jìn)制Turbo碼的外信息I；，1；+1或者雙二進(jìn)制Turbo碼的外信息g=m，4=01，1；=10 ； 對(duì)于LTE模式需要計(jì)算比特級(jí)的對(duì)數(shù)似然比和外信息，而對(duì)于WiMAX模式則要計(jì)算出符號(hào)級(jí)的軟輸出；在LTE模式下，它們的計(jì)算方法為:
注意到(64 + /;)，(Zj+1+i；+1；)這兩個(gè)和值在計(jì)算分支度量之前就已經(jīng)計(jì)算過(guò)，因此無(wú)須重新計(jì)算； 在WiMAX模式下，它們的計(jì)算方法為:

注意到?=οο + !【+ -4-n)，doi + Lk)，d1 +Ifk+i)這二個(gè)和值在計(jì)算分支度量之前就已經(jīng)計(jì)算過(guò)，因此無(wú)須重新計(jì)算。
【文檔編號(hào)】H03M13/29GK104168032SQ201410403907
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】陳赟, 陳旭斌, 程劼, 曾曉洋 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)