SIMD技术实现CCSDS Turbo译码器优化

“基于SIMD实现CCSDS标准Turbo译码器”这篇论文主要探讨了在深空通信中，如何利用SIMD（Single Instruction Multiple Data）技术优化CCSDS（Consultative Committee for Space Data Systems）标准下的 Turbo 码译码器，以提高通信效率和降低时延。 论文首先介绍了Turbo码的基础理论，这是一种具有极强纠错能力的分组码，尤其适用于深空通信这种对错误容忍度极低的环境。Turbo码由两部分构成：并行交织可逆编码器（PIRE）和涡轮译码器。编码过程通过两个串行交织器和RSC（Rate-1/2 Convolutional）编码器产生两个相互关联的编码流，从而实现纠错编码的性能提升。Turbo码的译码通常采用迭代方式，包括软输入软输出（SISO）算法，如Log-Map、Max-Log-Map和Scale-Max-Log-Map。 接着，论文分析了这三种不同译码算法的性能和计算复杂度。Log-Map算法以其高效性和优良的性能而被广泛使用，但Max-Log-Map和Scale-Max-Log-Map在某些情况下可以提供更好的性能，尽管它们的计算复杂度相对较高。作者提供了在浮点仿真环境下的误比特率曲线，以展示不同算法的性能差异。 论文的核心是基于SIMD指令的Turbo译码器设计。SIMD技术允许单条指令同时处理多个数据，极大地提升了并行计算能力，这对于需要大量计算的Turbo译码过程尤其有利。作者设计了一种新型译码器，利用SIMD指令实现了状态并行处理，从而在保持较低的性能损失的同时，显著提高了译码速度，减少了译码时延。 最后，论文通过对比浮点仿真和SIMD实现的译码器性能，证实了SIMD优化的Turbo译码器在实际应用中的优势。实验结果表明，即使在性能略有牺牲的情况下，也能大幅度提高译码速率，这对于实时性要求高的深空通信系统至关重要。 关键词涉及的领域包括信号与信息处理，CCSDS标准，SIMD技术以及Turbo码。这篇论文对于深入理解深空通信中的编码解码技术，以及如何利用现代计算机硬件优化这些技术具有重要的参考价值。