电信科学 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (2): 47-58.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022023

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一种合并状态度量计算的高效并行Turbo码译码器结构设计及FPGA实现

张茜47, 詹明48, 章坚武49, 王富龙1, 冯云开1, 唐浩1   

  1. 1 西南大学,重庆 400715
    2 杭州电子科技大学,浙江 杭州 310018
  • 修回日期:2022-01-28 出版日期:2022-02-20 发布日期:2022-02-01
  • 作者简介:张茜(1996- ),女,西南大学硕士生,主要研究方向为信号与信息处理
    詹明(1975- ),男,博士,西南大学学院教授、博士生导师,中国电子学会会员,主要研究方向为信道编码理论与技术、无线传感器网络、超高性能工业无线控制
    章坚武(1961- ),男,博士,杭州电子科技大学教授、博士生导师,中国电子学会高级会员,浙江省通信学会常务理事,主要研究方向为移动通信、多媒体信号处理与人工智能、通信网络与信息安全
    王富龙(1995- ),男,西南大学硕士生,主要研究方向为信号与信息处理
    冯云开(1995- ),男,西南大学硕士生,主要研究方向为信号与信息处理
    唐浩(1996- ),男,西南大学硕士生,主要研究方向为信号与信息处理
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(61671390)

Design and FPGA implementation of an efficient parallel Turbo decoder for combining state metric calculations

Qian ZHANG47, Ming ZHAN48, Jianwu ZHANG49, Fulong WANG1, Yunkai1 FENG1, Hao TANG1   

  1. 1 Southwest University, Chongqing 400715, China
    2 Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
  • Revised:2022-01-28 Online:2022-02-20 Published:2022-02-01
  • Supported by:
    The National Natural Science Foundation of China(61671390)

摘要:

为满足无线通信中高吞吐、低功耗的要求,并行译码器的结构设计得到了广泛的关注。基于并行Turbo码译码算法,研究了前后向度量计算中的对称性,提出了一种基于前后向合并计算的高效并行 Turbo 码译码器结构设计方案,并进行现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)实现。结果表明,与已有的并行 Turbo 码译码器结构相比,本文提出的设计结构使状态度量计算模块的逻辑资源降低 50%左右,动态功耗在125 MHz频率下降低5.26%,同时译码性能与并行算法的译码性能接近。

关键词: 状态度量合并计算, Turbo码, FPGA实现, 并行算法

Abstract:

In order to achieve the requirement of high throughput and low-power in wireless communication, a parallel Turbo decoder has attracted extensive attention.By analyzing the calculating of the state metrics, a low-resource parallel Turbo decoder architecture scheme based on merging the forward and backward state metrics calculation modules was proposed, and effectiveness of the new architecture was demonstrated through field-programmable gate array (FPGA) hardware realization.The results show that, compared with the existing parallel Turbo decoder architectures, the proposed design architecture reduces the logic resource of state metrics calculation module about 50%, while the dynamic power dissipation of the decoder architecture is decreased by 5.26% at the frequency of 125 MHz.Meanwhile the decoding algorithm is close to the decoding performance of the parallel algorithm.

Key words: state measure merge calculation, Turbo code, FPGA implementation, parallel algorithm

中图分类号: 

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