原创性声明
作者郑重声明:本文的核心思想及方案设计实现均为本文作者原创.尽我所知,除了文中特别加以标 注的地方外,本文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果.对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明.
作者签名:朱铁林 赵仲元 赵旦峰 2010 年 4 月 5 日
LTE 标准下 Turbo 码编译码器的集成设计
朱铁林 1
(1.哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院,黑龙江
赵仲元 2
哈尔滨 150001)
赵旦峰 1
电子与信息工程学院,黑龙江
哈尔滨 150001;2.哈尔滨工业大学
摘
要:针对固定码长 Turbo 码适应性差的缺点,以 LTE 为应用背景,提出了一种帧长可配置的 Turbo 编译码器的 FPGA
实现方案.该设计可以依据具体的信道环境和速率要求,调节信息帧长,平衡译码性能和系统时延.方案采用"自顶向下" 的设计思想和"自底而上"的实现方法,对 Turbo 编译码系统模块化设计后优化统一,经时序仿真验证,下载配置到 Altera 公司 Stratix III 系列的 EP3SL150F1152C2N 中.测试结果表明,系统运行稳健可靠,并具有良好的移植性;集成化一体设计, 也为 LTE 标准下 Turbo 码 ASIC 的开发提供了参考. 关键词:Turbo 码;FPGA;Altera;LTE
The integrated design of Turbo encoder and decoder in LTE
ZHAO Dan Feng, ZHU Tie Lin, XUE Rui
(College of Information and Communications Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
Abstract: For the poor adaptability of fixed frame length Turbo Codes, a FPGA implementation of Turbo Encoder and Decoder
whose frame length can be configured is proposed in LTE. The design is able to adjust its interleaving depth according to the channel environment and the request of data rate, so that the decoding performance and system delay achieve the best balance. The "top-down" design thinking and the "bottom-up" implementation method is adopted. The Turbo encoder and decoder are optimal unified after modular design. By means of timing simulation, the design is configured to EP3SL150F1152C2N of Altera's Stratix III family. Test results show that the system is running stable and reliable, and has good portability. The integrated design provides a reference for developing ASIC of Turbo Codes in LTE. Key Words: Turbo codes; FPGA; Altera; LTE
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引
言
LTE[1](Long Term Evolution)是 3GPP 展开的 对 UMTS 技术的长期演进计划. LTE 具有高数据速 率,低延迟,分组传送,广域覆盖和向下兼容等显 著优势[2],在各种"准 4G"标准中脱颖而出,最具 竞争力和运营潜力.运营商普遍选择 LTE,为全球 移动通信产业指明了技术发展的方向,设备制造商 亦纷纷加大在 LTE 领域的投入,其中包括华为,北 电,NEC 和大唐等一流设备制造商,从而有力地推 动 LTE 不断前进,使 LTE 的商用相比其它竞争技 术更加令人期待. Turbo 码[3]以其接近香农极限的优异纠错性能, 被选为 LTE 标准的信道编码方案之一[4].对 Turbo 编译码器进行 FPGA 集成设计, 能够加速 LTE 的商 用步伐,具有广阔的应用前景.在不同的信道环境 中,通信系统对信息可靠性和数据实时性具有不同 的指标要求,实际应用中必须对二者进行适当地折 中.因此,硬件设计一种纠错性能与译码时延可灵 活配置的 Turbo 码编译码器更具商业价值. Altera 公司推出的功率优化, 性能增强的 Stratix

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