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首页优化TPC译码器设计:提升性能与简化FPGA实现
该篇论文《改进的TPC译码器设计与实现》发表于2014年的辽宁工程技术大学学报(自然科学版)第33卷第6期,作者蔺吉顺和刘东华为研究者,他们来自内蒙古民族大学机械工程学院。论文旨在优化Turbo乘积码(TPC)硬件译码器的性能,并通过理论分析和实现仿真,深入探讨了TPC的基本编译码原理。 论文的核心内容是基于Chase2软判决译码算法的研究。Chase2是一种迭代译码方法,它在每次迭代中利用前一次译码结果来更新当前的码字估计,以提高解码精度。作者针对硬件实现提出了改进迭代译码过程中外部信息计算的方法,这涉及到如何更有效地利用并行计算资源,降低硬件复杂度,同时保持较高的译码效率。 具体实验结果显示,对于编码参数为(64,57,4)的TPC码,经过作者提出的改进算法,当译码迭代次数设置为3次,且在选择3位不可靠位进行处理时,即使在误比特率较低的10^-6条件下,编码增益也能达到显著的6.8分贝(dB)。这一增益表明改进的译码策略在降低错误率的同时,提高了数据传输的可靠性和效率。 关键词包括TPC(Turbo Product Code)、Chase2、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、软输入软输出(Soft Input Soft Output)、软判决译码、迭代译码、误比特率以及编码增益,这些术语揭示了论文研究的核心技术和衡量标准。 总体而言,该论文不仅提供了对TPC译码器设计的新思路,还展示了在实际应用中如何通过优化算法和硬件设计提升译码性能,这对于无线通信、数据存储和传输等领域具有重要的实践意义。
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第 33 卷第 6 期 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2014年 6 月
Vo l. 33
No.6 Journal of Liaoning Technical University(Natural Science) Jun. 2014
收稿日期:2013-05-10
基金项目:国家 863 计划基金资助项目(2012AA0758)
作者简介:蔺吉顺(1980-),男,吉林 蛟河人,硕士,讲师,主要从事机电一体化、信息论与编码、通信系统设计,计算机图形学以及虚拟现实技术等
方面的研究.
通讯作者:刘东华(1976-),男,内蒙古 通辽人,博士后研究人员,副教授,主要从事信息论与编码、通信系统设计等方面的研究.
本文编校:朱艳华
文章编号:1008-0562(2014)06-0820-06 doi:10.3969/j.issn.1008-0562.2014.06.021
改进的 TPC 译码器设计与实现
蔺吉顺,刘东华
(内蒙古民族大学 机械工程学院,内蒙古 通辽 028000)
摘 要:为改进 Turbo 乘积码(TPC)硬件译码器的性能和降低实现复杂性,采用理论分析和实现仿真的方法,
通过对 TPC 码基本编译码原理的深入分析,基于 Chase2 软判决译码算法的迭代译码过程的研究和仿真基础上,
提出改进迭代译码过程中外部信息计算的方法,给出了其 FPGA 设计和实现方法.研究结果表明:使用的改进算
法对编码参数为(64,57,4)的 TPC 码进行译码在译码迭代次数为 3 次、不可靠位数选择为 3 位时,在误比特率
为 10-6 条件下,编码增益能达到 6.8 dB.
关键词:TPC;Chase2;现场可编程逻辑门阵列;软输入软输出;软判决译码;迭代译码;误比特率;编码增益
中图分类号:TN 911.22 文献标志码:A
Design and implementation of an improved TPC decoder
LIN Jishun, LIU Donghua
(College of Mechanical Engineering, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028000, China)
Abstract: For improving the performance of Turbo Product Code(TPC) decoder and reducing the complexity of
implementation,this paper utilized the methods of theoretical analysis and implemented simulation to analyze the
basic principle of coding and decoding of TPC code and iterative decoding process based on Chase2 algorithm.
An improved computation method for extrinsic information using in iterative process was presented and
performance simulation and analysis were provided. At last, design and implementation methods of improved
algorithm on FPGA chip were carried out. Simulation results show that coding gain of TPC code is 6.8dB with
10-6 bit error rate when number of iteration decoding is 3 and uncertain position number is 3.
Key words: TPC; Chase2; field programmable gate array; soft-in soft-out; soft-decision decoding; iteration
decoding; bit error rate; coding gain
0 引 言
Turbo 乘积码
[1]
(Turbo Product Code,TPC)是
在 Turbo 卷积码
[2]
(Turbo Convolutional Code ,
TCC)的基础上发展起来的.1994 年,Pyndiah
[3]
提
出分组 Turbo 码的概念,以分组码为子码,设计出
可以实现 SISO 迭代的 Chase 译码算法,并将这种
迭代方式应用于乘积码;1998 年,Pyndiah
[4]
针对
TPC 提出一种修正的 Chase 译码算法.大量实验证
明,与以卷积码为子码的 Turbo 码(通常需要采用
6-10 次迭代译码)相比,分组码为子码的 TPC 码具
有更快的收敛速度,仅需 3-5 次迭代就能达到近似
Turbo 卷积码译码的编码增益,且编码效率较高,
编译码算法复杂度较低.TPC 码在深空通信、卫星通
信和移动通信等数字通信系统中均有广泛的应用
前景.
1 TPC 编译码原理
TPC 是块状码,一般由两个或两个以上的分组
码经编码以后成为二维、三维或多维的编码块.其中
分组码是 TPC 的子码,这些子码可以相同也可以不
同.常用的分组码子码有汉明码、BCH 码、单奇偶
校验码、RS 码、扩展汉明码等.
1.1 TPC 编码原理
TPC 码采用乘积码的编码方式,以两个线性分
组码 C
1
(n
1
,k
1
,d
1
)和 C
2
(n
2
,k
2
,d
2
)作为子码,其中
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