论文研究-TD-SCDMA中基于SIMD指令的Turbo译码器实现 .pdf
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中国科技论文在线
TD-SCDMA 中基于 SIMD 指令的 Turbo
译码器实现
刘峰，彭涛
**
作者简介：刘峰，（1988-），男，学生，无线信号处理。
通信联系人：彭涛，（1977-），男，讲师，主要研究方向：认知无线电、蜂窝和 D2D 通信混合网络、物
联网、软件无线电. E-mail: pengtao@bupt.edu.cn
（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876） 5
摘要：在 3G 以及 4G 移动通信系统中，由于 Turbo 码出色的纠错性能，使得它在物理层比特
级信道编码中备受重视。为了降低成本，在通用处理器上实现实时性强、性能好的 Turbo
译码显得尤其重要。借助 Intel 提供的 SIMD 指令，采用 ICC 编译器和优化工具 Vtune，基
于 MAX-Log-MAP 算法，进行并行处理设计，本文实现了性能满足 3G 移动通信系统 TD-SCDMA
要求的 Turbo 译码器。 10
关键词：TD-SCDMA；Turbo 译码；SIMD；并行
中图分类号：TN92
Turbo decoding based on SIMD instructions for
TD-SCDMA
15
LIU Feng, PENG Tao
(Beijing University of Posts and Communications, Beijing 100876)
Abstract: In 3G and 4G mobile communication system, more and more attention is paid to Turbo
codes for its outstanding performance in correcting error bits. In order to decrease the cost, it is
very useful to implement Turbo decoding in a real-time and robust way. In this paper, with the 20
help of SIMD instructions, ICC compiler and Vtune analyzer provided by Intel company, Turbo
decoder is implemented fulfilling the requirements of 3G system TD-SCDMA based on
MAX-Log-MAP algorithm.
Keywords:
TD-SCDMA; Turbo decoding; SIMD; Parallel
25
0 引言
最近，由于 Turbo 码突出的性能，越来越多的人投入到 Turbo 码的编码译码方案的研究
中。然而，它的复杂性和译码时延依然是它严重的缺点。在 3GPP 的相关协议中，Turbo 码
已经被选为一个信道编码方案
[1]
。
串联和迭代译码是 Turbo 的重要特点，更重要的是，随着迭代次数的增加，采用 SISO30
（Soft-In/Soft-out）的迭代译码方案的性能显著提高
[2]
。跟大家所熟知的一样，Turbo 的性能
接近 Shannon 极限。目前为止，有两种算法可以用来实现 Turbo 译码：SOVA（Soft Output
Viterbi Algorithm）和 MAP（Maximum A Posteriori）
[3]
。MAP 相对于 SOVA 性能更好。然
而，传统的 MAP 在硬件上实现过于复杂。在传统的 MAP 算法中，指数的计算太复杂，并
且需要大量的内存用于存储状态度量：前向度量，后向度量和分支度量。在这方面付出的代35
价过高，直接导致在极高的复杂度面前，Turbo 码的优越性不再，这一切阻碍了它的使用和
推广。后来，对数算法和滑动窗口极大地降低了它的复杂度，现在 Turbo 在许多方面得到了
应用。通过采用对数算法，指数操作可以转化为加法操作，从而显著降低了 MAP 算法的计
算复杂度。如今，通过采用 Max-Log-MAP 和简化的 Log-MAP（使用查找表 LUT，Look-Up
Table）来进一步降低复杂度
[4]
。 40
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