3G信道解碼芯片TV3G的設(shè)計
摘 要：信道解碼是現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一,本文根據(jù)3G標準之一WCDMA的要求,開發(fā)了一種能夠根據(jù)不同業(yè)務,提供包括Viterbi解碼、Turbo解碼以及無編碼方式的多功能信道解碼芯片TV3G,重點討論了Turbo編/解碼的原理和TV3G的總體構(gòu)架,并給出了TV3G的接口定義。
關(guān)鍵詞：信道解碼;Turbo解碼;Viterbi解碼;WCDMA
引言
3G業(yè)務的主要特點是要求支持高速多媒體信息的傳輸,這就對信道編碼提出了更高的要求。WCDMA方案中采用了對不同QoS要求的業(yè)務進行不同的信道編碼策略。標準業(yè)務僅采用卷積編碼,高質(zhì)量業(yè)務在卷積編碼的基礎(chǔ)上增加RS編碼或采用Turbo編碼方法。相應地,需要采用不同的解碼方法, 這對解碼模塊的設(shè)計提出了很高的要求,因此設(shè)計一種能夠完全適應WCDMA系統(tǒng)的信道解碼芯片,是具有很高應用價值的�；诖�,本文設(shè)計了一種能夠完全滿足以上應用的信道解碼芯片TV3G,其中,針對卷積編碼采用Viterbi解碼方式,針對Turbo編碼采用Turbo解碼方式。
TV3G同時提供Viterbi解碼、Turbo解碼以及無編碼方式的數(shù)據(jù)透明傳輸3種模式,其中Turbo解碼是該芯片的難點。由于Viterbi解碼已經(jīng)較為成熟,本文主要針對Turbo編/解碼算法進行討論。Turbo碼由于很好地應用了香農(nóng)信道編碼定理中的隨機性編/解碼條件而獲得了接近香農(nóng)理論極限的解碼性能。它不僅在信噪比(SNR)較低的高噪聲環(huán)境下性能優(yōu)越,而且具有很強的抗衰減、抗干擾能力。
Turbo編碼原理
Turbo碼是一種系統(tǒng)碼的形式,其輸入信息序列在經(jīng)過交織器送入RSC(遞歸系統(tǒng)卷積)編碼器的同時送到編碼器輸出端。其中成員碼采用RSC碼的形式,可以保證成員碼編碼器在所有信噪比條件下都具有良好的性能。在Turbo碼系統(tǒng)中,其編碼器由兩個或多個二元帶反饋的RSC子編碼器C1和C2經(jīng)由交織器并行級聯(lián)而成。輸入編碼器的信息序列為U=(u1,u2,...,un),它一方面直接輸入到C1進行編碼,生成系統(tǒng)序列Xs和校驗序列X1P,另一方面, U經(jīng)過交織后,輸入C2進行編碼,產(chǎn)生一個經(jīng)過交織的系統(tǒng)序列Xis和另一個校驗序列 X2P。
Turbo解碼原理
Turbo碼的編碼部分由C1、C2兩個子編碼器組成,在相應的解碼部分也應該有兩個子解碼器DEC1、DEC2.。假設(shè)編碼序列Xs、X1P、X2P經(jīng)過一個離散無記憶高斯信道,其接收序列為 Ys、Y1P、Y2P,如圖1所示。
對于Turbo碼這樣的并行級聯(lián)碼,每個子解碼器的作用不僅僅是解碼判決,它還應該能夠提供對每一位碼元判決值的可靠性估計�；蛘哒f,子解碼器要能夠進行軟輸出。這種判決的可靠性估計,可以作為邊信息(EI),提供給另一個子解碼器,協(xié)助其解碼。在具體實現(xiàn)中,可通過多級選代的方法來達到反饋效果。迭代解碼是Turbo解碼的一個顯著特色。解碼器由結(jié)構(gòu)相同的模塊串聯(lián)而成,每一級模塊由DEC1、DEC2.組成,分別用于對C1、C2的解碼。每一級模塊除了產(chǎn)生判決值,還輸出判決的可靠性值,作為輸入下一級解碼模塊的先驗信息,協(xié)助下一級解碼。由于邊信息的作用,一定信噪比下的誤比特率將隨著循環(huán)次數(shù)的增加而下降。但同時外部信息與接收序列間的相關(guān)性也隨著解碼次數(shù)的增加而逐漸增大,外部信息所提供的糾錯能力也隨之減弱,在一定的循環(huán)次數(shù)之后,解碼性能將不再提高。
TV3G芯片設(shè)計
TV3G共分為六個功能模塊,分別是Turbo解碼、Viterbi解碼、無編碼方式、交織器、前端處理以及后端處理模塊。前端接口接收從片外送來的數(shù)據(jù),并根據(jù)相應的接口規(guī)范進行地址解碼。然后根據(jù)地址解碼結(jié)果選擇三種處理內(nèi)核之一對數(shù)據(jù)進行處理。與此同時選擇相應的后端接口,以便送出對應的數(shù)據(jù)。而后端接口主要完成解碼內(nèi)核中產(chǎn)生的解碼后數(shù)據(jù)到接口上數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及解碼數(shù)據(jù)的輸出工作。Turbo解碼器完成Turbo解碼,并采用Max-Log-MAP算
