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基于FPGA的改进Turbo译码器的设计与实现
基于FPGA的改进Turbo译码器的设计与实现
摘要：
Turbo译码是一种基于迭代的信道译码算法，具有优异的性能和适用于多种信道条件的特点。本论文针对Turbo译码器的实现进行改进，采用FPGA作为硬件平台，通过对算法的优化和硬件架构的设计，提高了Turbo译码的运行效率和译码性能。论文首先介绍了Turbo译码的基本原理和算法流程，然后详细阐述了改进Turbo译码器的设计思路和实现方法。实验结果表明，改进后的Turbo译码器在相同功耗下，具有更高的译码速度和更好的译码性能。
关键词：Turbo译码；FPGA；硬件实现；优化；性能
1.引言
随着无线通信技术的快速发展，对高速、高可靠性的信道译码算法的需求越来越迫切。Turbo译码算法作为一种迭代译码算法，具有较低的复杂度、优异的性能和适应性强的特点，在无线通信领域得到了广泛的应用。然而，传统的软件实现方式限制了Turbo译码器的性能和效能。本论文旨在针对Turbo译码器的实现进行改进，采用FPGA作为硬件平台，通过对算法的优化和硬件架构的设计，提高Turbo译码的运行效率和译码性能。
2.Turbo译码原理及算法流程
Turbo译码算法是一种基于迭代的信道译码算法，它通过交互式的迭代过程，不断优化译码结果，从而获得更好的信道解码性能。其基本原理是将信息比特通过两个串行的卷积编码器进行编码，然后经过交织器和信道模型，得到接收端的信道输出。然后，再通过一个译码器对接收信号进行译码，将译码器输出的硬判决比特进行反馈，再次输入到译码器中进行迭代，最终获得较好的信道解码结果。
3.改进Turbo译码器的设计思路
针对传统Turbo译码器的软件实现存在的性能瓶颈和效率低下的问题，本论文提出了基于FPGA的Turbo译码器的设计思路。首先，通过对算法进行优化，减少了冗余的计算和存储，提高了算法的运行效率。其次，通过对硬件架构的设计，合理划分功能模块，充分利用FPGA的并行计算能力，进一步提高了Turbo译码器的译码性能和运行速度。
4.改进Turbo译码器的实现方法
改进Turbo译码器的实现主要分为两个方面：算法优化和硬件架构设计。在算法优化方面，本论文采用了一种基于比特翻转的动态规划算法，通过对迭代次数和硬判决比特的不同设置，实现了较好的译码性能和速度。在硬件架构设计方面，本论文将Turbo译码器划分为多个模块，并通过并行计算的方式进行数据处理，充分利用FPGA的硬件资源，提高了Turbo译码器的运行效率和性能。
5.实验结果与分析
为了验证改进Turbo译码器的性能和效果，本论文设计了一系列实验，并对实验结果进行了分析。实验结果表明，改进后的Turbo译码器在相同功耗下，具有更高的译码速度和更好的译码性能。对比传统的软件实现方式，改进Turbo译码器在译码性能和运行效率方面有明显的提升。
6.总结与展望
本论文针对Turbo译码器的实现进行了改进，采用了基于FPGA的硬件平台，通过对算法的优化和硬件架构的设计，提高了Turbo译码器的运行效率和译码性能。实验结果表明，改进后的Turbo译码器具有更好的译码性能和更高的运行速度。然而，本论文的改进Turbo译码器仍存在一些问题需要进一步研究和探索，例如如何进一步提高译码性能和降低功耗等方面的问题，需要在后续的研究工作中予以解决。
参考文献：
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