基于TMS320C64X协处理器TCP的Turbo译码实现
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:619
摘要：介绍了tms320c64x系列dsp内部turbo码协处理器（tcp）的结构和算法。给出了使用tcp实现符合3gpp协议的turbo译码的程序流程，实现了一种使用中断服务程序控制的高效处理流程，最后给出了tcp译码性能与处理时延的硬件实现结果，并做出了一定的析。
关键词：tms320c64x tcp turbo decoding 性能
自1993年turbo编码理论提出以事，有关turbo码设计及其性能的研究已经成为国际信息与编码理论界最为重要的研究课题之一。turbo码在低信噪比下所表现出的近shannon限的性能使得它在深空通信、移动通信等领域中有着广阔的应用前景。由于turbo码编码方式灵活、译码算法复杂，不适合在传统硬件电路如fpga上实现。tms320c64x是ti公司推出的高性能定点dsp系列，片上除了高性能的c64x数字信号处理内核外，还集成了turbo码协处理器（tcp，turbo coprocessor），用于对符合3gpp协议以及is2000议的turbo编码进行高速译码。
图1
1 tcp的基本结构
tms320c64x是ti公司最新推出的处理能力高达4800mips的高性能dsp，内部嵌入了turbo译码协处理器（tcp）和viterbi译码协处理器（vcp），专门用于无线通信中的高速数据处理。片上的tcp能够对多达36路的384kbps或6路2mbps的turbo编码信道在迭代6次的情况下进行译码，其高速并行结构能够在小于2ms的时间内完成3gpp协议中的2mbps业务迭代译码，并且能够通过编程控制性能进一步减少处理时延。
tcp通过edma（增强型dma）同l2存储器（二级内部存储单元）进行数据交换，其基本结构如图1所示。tcp控制寄存器控制整体工作状态，包含相关编码信息、dsp总线传输能力、译码性能等信息；edma输入/输出单元控制edma总线实现二级内部存储单元同tcp之间的数据交换；同步事件产生模块产生edma读/写同步事件；内部存储模块和译码处理单元负责数据存储与译码计算。
tcp有两种工作方式：standalong(sa)模式与shared processing(sp)模式。在sa模式下，tcp完成编程规定次数的迭代译码并输出硬判决如果；在sp模式下，tcp仅完成一次map算法并输出供下一次译码使用的先验信息。表1示出了两种工作方式的区号。
表1 两种tcp工作模式的比较
| sa模式 | sp模式 |
| 处理帧长度f≤5114bit的数据 | 处理帧长度f>5114bit的数据 |
| dsp核将控制参数、译码数据以及交织矩阵送入tcp，根据定义的迭代译码次数以及性能要求进行译码。 | dsp核将需要译码的数据送入tcp，tcp仅执行一次map译码，并输出供下一次译码使用的先验信息 |
tcp独立于dsp核工作,输入数据的解复用、解交织以及硬判决输出通过dsp核完成
3gpp协议中支持turbo码的信道最大编码块的大小为5114bit，所以在实现上选择tcp工作在sa模式。
2 tcp的译码算法
map算法[1]是一种对具有有限状态马尔可夫特性的码及离散无记忆特性的信道提供逐符号或逐比特似然值的最优算法。log-map算法[2]将标准算法中的似然值全部用对数似然值表示。这种乘法运算就变成了加法，加法变成了ea+eb=emax{a,b}+1n[1+exp(-a-b])],这里的对数项可通过一次查表和一次加运河运算实现。max-log-map算法[2]在上述对数域的算法中，将似然值加法表示式中的对数分量忽略掉，使似然加法完全变成求最大值运算。
图3
由于turbo码编码方式灵活、译码算法复杂，所以在传统硬件电路上实现turbo译码比较复杂。
tcp很好寺解决了算法实现中存在的问题。tcp使用滑运窗译码算法[5]将接收序列分割成子块（sub block
摘要：介绍了tms320c64x系列dsp内部turbo码协处理器（tcp）的结构和算法。给出了使用tcp实现符合3gpp协议的turbo译码的程序流程，实现了一种使用中断服务程序控制的高效处理流程，最后给出了tcp译码性能与处理时延的硬件实现结果，并做出了一定的析。
关键词：tms320c64x tcp turbo decoding 性能
自1993年turbo编码理论提出以事，有关turbo码设计及其性能的研究已经成为国际信息与编码理论界最为重要的研究课题之一。turbo码在低信噪比下所表现出的近shannon限的性能使得它在深空通信、移动通信等领域中有着广阔的应用前景。由于turbo码编码方式灵活、译码算法复杂，不适合在传统硬件电路如fpga上实现。tms320c64x是ti公司推出的高性能定点dsp系列，片上除了高性能的c64x数字信号处理内核外，还集成了turbo码协处理器（tcp，turbo coprocessor），用于对符合3gpp协议以及is2000议的turbo编码进行高速译码。
图1
1 tcp的基本结构
tms320c64x是ti公司最新推出的处理能力高达4800mips的高性能dsp，内部嵌入了turbo译码协处理器（tcp）和viterbi译码协处理器（vcp），专门用于无线通信中的高速数据处理。片上的tcp能够对多达36路的384kbps或6路2mbps的turbo编码信道在迭代6次的情况下进行译码，其高速并行结构能够在小于2ms的时间内完成3gpp协议中的2mbps业务迭代译码，并且能够通过编程控制性能进一步减少处理时延。
tcp通过edma（增强型dma）同l2存储器（二级内部存储单元）进行数据交换，其基本结构如图1所示。tcp控制寄存器控制整体工作状态，包含相关编码信息、dsp总线传输能力、译码性能等信息；edma输入/输出单元控制edma总线实现二级内部存储单元同tcp之间的数据交换；同步事件产生模块产生edma读/写同步事件；内部存储模块和译码处理单元负责数据存储与译码计算。
tcp有两种工作方式：standalong(sa)模式与shared processing(sp)模式。在sa模式下，tcp完成编程规定次数的迭代译码并输出硬判决如果；在sp模式下，tcp仅完成一次map算法并输出供下一次译码使用的先验信息。表1示出了两种工作方式的区号。
表1 两种tcp工作模式的比较
| sa模式 | sp模式 |
| 处理帧长度f≤5114bit的数据 | 处理帧长度f>5114bit的数据 |
| dsp核将控制参数、译码数据以及交织矩阵送入tcp，根据定义的迭代译码次数以及性能要求进行译码。 | dsp核将需要译码的数据送入tcp，tcp仅执行一次map译码，并输出供下一次译码使用的先验信息 |
tcp独立于dsp核工作,输入数据的解复用、解交织以及硬判决输出通过dsp核完成
3gpp协议中支持turbo码的信道最大编码块的大小为5114bit，所以在实现上选择tcp工作在sa模式。
2 tcp的译码算法
map算法[1]是一种对具有有限状态马尔可夫特性的码及离散无记忆特性的信道提供逐符号或逐比特似然值的最优算法。log-map算法[2]将标准算法中的似然值全部用对数似然值表示。这种乘法运算就变成了加法，加法变成了ea+eb=emax{a,b}+1n[1+exp(-a-b])],这里的对数项可通过一次查表和一次加运河运算实现。max-log-map算法[2]在上述对数域的算法中，将似然值加法表示式中的对数分量忽略掉，使似然加法完全变成求最大值运算。
图3
由于turbo码编码方式灵活、译码算法复杂，所以在传统硬件电路上实现turbo译码比较复杂。
tcp很好寺解决了算法实现中存在的问题。tcp使用滑运窗译码算法[5]将接收序列分割成子块（sub block
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