Turbo编码器提升毫微微蜂窝DSP的效率

输出1个奇偶校验位总共需要10个周期（包括开销）。

计算复杂度。由于我们使用查找表来检索交织地址，而不是即时计算，因此只有访问查找表需要一些周期（可能不涉及计算操作）。交织一个数据位需要大约三个周期（一个周期用于加载偏移，两个周期用于计算绝对地址）。Turbo编码涉及到两个RSC编码器和一个交织操作，因此编码一个数据位总共需要25个周期（包括开销）。对于14.4 Mbps比特率的毫微微蜂窝应用，我们需要大约360 MIPS，即约60%的Blackfin处理器MIPS。

Turbo码的处理

如前所述，如果实现不当，更高比特率的Turbo编码器将是一个昂贵的模块。接下来，我们将讨论高效实现Turbo编码器的技术。我们将Turbo编码器分为两部分：第一部分是来处理位的编码，第二部分是处理数据位的交织。

使用查找表进行编码。如前所述，使用两个RSC编码器进行Turbo编码时，每个输入位需要大约20个周期。下面我们将介绍一种不同的使用查找表方法，每个输入位只需2.5个周期（用于两个编码器）。为了存储查找表数据，需要256个字节的额外存储器。考虑到RSC编码器的目前状态，使用查找表一次可以编码多个位。通过预先计算长度L的输入位的所有可能组合和状态位的所有三种组合的查找表，我们一次可以编码L位。在这种编码中，我们使用的查找表含有2L+3项。随着L值增大，查找表也会增大。L = 4时（换言之，一次编码4位），查找表含有27或128项，如图2所示。各项包含4个编码位和3位更新状态信息。换言之，一个字节（或8位）足以代表查找表的各项。

基于查找表的Turbo编码

图2.

深入研究8位查找表设计可以发现，为了从4个输入位（假设位于寄存器r0）和3个当前状态位（假设位于寄存器r1）计算128项查找表的7位偏移，我们必须从输入字节（或从r0）提取（1个周期）4个数据位（假设存入寄存器r2），从前一编码的查找表输出（或从r1）提取（1个周期）当前状态（假设存入寄存器r3），将3个状态位移动（1个周期）4位(r3 = r3<<4)，以及对提取的4个输入数据位至状态位求"或"（1个周期；即r4 = r2|r3）。只要正确设计查找表，我们就能避免状态位的提取和移位操作。如果我们对各查找表项使用两个字节，并将状态位置于移位位置，如图3所示，我们就能省掉两个偏移计算周期（节约50%）。

高效Turbo编码的查找表设计

图3.

完成编码位的计算之后，我们必须将编码位封包。我们一次编码4位，并且一次输出一个编码的4位半字节，因此将半字节封包成字节是很容易的事。我们用两个周期将两个半字节封包成一个字节，一个周期用于左移，另一个周期用于"或"或"和"运算。对于双编码器输出封包，Blackfin需要四个周期。利用乘法累加器(MAC)，我们可以在两个周期内完成两个编码器的封包工作，因为Blackfin有两个MAC单元。对于单迭代循环，用于Turbo编码器编码和封包的Blackfin ASM代码如表2所示。该ASM代码包括两个RSC编码器的编码和封包。ASM代码清楚地显示，一个字节的Turbo编码需要20个周期，或者说每个位需要2.5个周期。

在表2中，借助此ASM代码，我们可一次实现两个编码器的4位数据编码。但实际上，第二个编码器并不直接从输入比特流字节中获得数据。传送给第二编码器之前，我们必须对输入比特流进行交织处理。我们已经讨论了第二个编码器的交织，交织位存储在交织缓冲器中。我们假设，通过将交织位存储在可寻址的边界内（换言之，存储一位必须使用最小的字节），所存储的交织位可以直接从缓冲器存取进行编码。由于我们是利用查找表方法以半字节形式进行编码，因此必须先将交织位封包成字节，再将其存储在交织缓冲器中。

交织器设计。由于上述基于查找表的编码方法需要字节形式的交织位，因此必须将交织位封包成字节。这样，为了以正确的顺序将这些位送入第二个编码器，必须执行以下三个步骤：拆包、交织、封包。我们以字节表示数据，封包是将位多路复用为字节，拆包是将字节解多路复用为位。将位封包成字节需要所有交织位，我们首先必须完成交织处理。对于这两种操作（拆包和交织），每位大约需要3个周期，如表3所示。表3中的ASM代码对一个字节的输入数据执行拆包和交织处理。带进位的循环移位指令rot r by -1可提供从结尾最高有效位(MSB)开始的拆包数据位。

下一步是将交织数据位封包成字节。封包操作与表3所示的拆包操作完全相反。但是，如果我们使用进位循环指令rot r by 1进行封包，则每位需要2个周期，其中一个周期用于将寄存器中的数据位移入cc。因此，我们不使用循环，而使用比较和选择指令vit_max进