Turbo简化译码算法的FPGA设计与实现

3.3 前后向递推运算单元

由公式(5)~(8)可知，前后向递推单元除了需要进行MAX*与运算外，还需要进行归一化处理。为得到较快的运算速度，首先，计算上一时刻所有状态的最小值，然后对当前时刻的每一状态进行MAX*运算，并将运算结果减去上一时刻的最小状态值，即得到当前时刻递推各状态的归一化值。实现结构如图3所示。

3.4 8状态值最小值运算单元

由MAX-LOG-MAP算法可知，在进行前后向递推归一化处理和计算译码软输出时，均需要计算每一时刻8个状态的最小值。为了减小计算延时，采用了8状态值并行比较的结构，与串行的8状态值比较结构相比较，要少4级延时。实现结构如图4所示。

4 仿真结果

按照以上所分析的简化译码算法、FPGA实现的相关参数和结构，整个译码采用Verilog HDL语言编程，以Xilinx ISE 7.1i、Modelsim SE 6.0为开发环境，选定Virtex4芯片xc4vlx40-12ff668进行设计与实现。整个译码器占用逻辑资源如表1所示。

MAX-LOG-MAP译码算法，帧长为128，迭代4次的情况下，MATLAB浮点算法和FPGA定点实现的译码性能比较如图5所示。

由MAX-LOG-MAP算法的MATLAB浮点与FPGA定点的性能比较仿真结果可知，采用F(9,3)的定点量化标准，FPGA定点实现译码性能和理论的浮点仿真性能基本相近，并具有较好的译码性能。

综上所述，在短帧情况下，MAX-LOG-MAP算法具有较好的译码性能，相对于MAP，LOG-MAP算法具有最低的硬件实现复杂度，并且Turbo码译码延时也较小。所以，在特定的短帧通信系统中，如果采用Turbo码作为信道编码方案，MAX-LOG-MAP译码算法是硬件实现的最佳选择。

来源：中电网