[发明专利]一种低存储容量的Turbo码译码器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的说，涉及一种低存储容量的Turbo码译码器及其设计方法。

背景技术

Turbo码是一类具有逼近香农极限的纠错码，可以提高系统容量和通信服务质量，目前在现代大容量宽带通信系统中得到了广泛的应用，并形成了一系列的技术标准，如第三代移动通信的3GPP标准，全球微波互联接入WiMAX，第四代宽带大容量无线通信系统802.16m等。在采用Turbo码的接收机中，Turbo码的译码器结构设计对接收机整体性能具有非常重要的影响。经典的Turbo码分量译码器结构如图1所示，该分量译码器工作过程如下：1)按时序从后向前读取接收机软比特值和先验概率LLR(对数似然比)，在BMU_β(后向度量计算单元)中计算分支度量；2)在后向度量计算单元中，从后向前递归计算后向度量，并将后向度量值存放在LIFO SMC(后进先出的状态度量缓存)中；3)按时序从前向后读取接收机软比特值和先验概率LLR，在BMU_α(前向度量计算单元)中计算分支度量；4)在前向度量计算单元，递归计算前向度量；5)利用BMU_α计算的分支度量，前向递归计算的前向度量，以及访问LIFO SMC存储器读取的后向度量，计算后验概率LLR，然后在外信息计算单元计算出外信息值。

由于前向度量与后向度量的计算方向正好相反，分量译码器中须有大容量的后进先出LIFO SMC，写入递归计算的后向度量值；而在计算后验概率LLR时，又须访问LIFO SMC才能读出后向度量值。在Turbo码译码器的硬件实现中，大容量的LIFO SMC增加了芯片面积，扩大了静态工作电流；对LIFO SMC频繁的访问操作，则扩大了译码器的动态工作电流。与LIFO SMC相关的功耗，占整个译码器功耗的50％以上。

为降低译码器的功耗，一个有效的策略是以增加计算量为代价，减少对LIFO SMC的访问次数或LIFO SMC容量。对于单比特的Turbo码，可设置反转计算单元和反转标志寄存器，先用反转计算单元测试度量值的反向计算可能性，将那些不能被反转计算的度量值标志存放起来。之后，根据反转计算标志，对于能被反转计算的度量值，通过反转计算得到，而不必访问LIFO SMC；不能被反转计算的度量值，则通过访问LIFO SMC得到，从而有效降低了对LIFO SMC的访问次数。对于双二元Turbo码，因其网格图比单比特Turbo码要复杂的多，使得反转计算法过于复杂，且译码延时较大，又提出了追溯计算的译码器设计方法。在这种方法中，LIFO SMC存储的是度量差值和符号比特，使得LIFO SMC的位宽更小；利用度量差值和符号比特，追溯计算单元又能恢复出对应的度量值，从而降低了LIFO SMC的容量。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种低存储容量的Turbo码译码器及其设计方法，更大幅度降低了LIFO SMC容量，不仅适用于单比特Turbo码，也适用于双二元的Turbo码，使低LIFO SMC容量译码器结构设计方案得到了统一。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低存储容量的Turbo码译码器，包括BMU_α(前向度量计算单元)和BMU_β(后向度量计算单元)，所述BMU_β与LIFO SMC存储器相连，所述BMU_α与LIFO SMC存储器均连接至后验概率LLR计算单元，所述BMU_β和LIFO SMC存储器之间通过一个压缩计算单元相连，所述LIFO SMC存储器和后验概率LLR计算单元之间通过一个再生计算单元相连，所述压缩计算单元对后向度量进行排序构造序号数组并计算增量值，所述序号数组与增量值存储于所述LIFO SMC存储器中，所述再生计算单元访问所述LIFO SMC存储器中的序号数组与增量值，估算后向度量。

所述压缩计算单元包括排序模块。

所述排序模块包括比较单元。

所述再生计算单元包括递归加计算模块。

所述再生计算单元包括序号重排模块。

一种低存储容量的Turbo码译码器设计方法，采用上述的Turbo码译码器来完成，其中，所述压缩计算单元对后向度量进行排序构造序号数组并计算增量值的设计方法如下：