The specification groups of IMT2000 accepted the turbo code for one of the channel coding scheme because of its good performance.
For the constituent encoder of turbo code, 3GPP and 3GPP2 propose the RSC which has the same structure. But the structures of turbo interleaver are different between WCDMA and cdma2000. So the difference of BER performance is the result of the difference of turbo interleaver.
In this thesis, in order to compare the turbo interleaver which is recommended by WCDMA and cdma2000, HW is implemented according to the specification. After the VHDL coding, the design of the WCDMA turbo interleaver was synthesized targeting the Vertex1000 and the design of the cdma2000 turbo interleaver was synthesized targeting the Spartan40.
The performance of turbo code is divided into the 'waterfall region' and 'error floor region'. The 'error floor region' of the performance are analyzed by the difference of the free distance.
For the comparison of WCDMA and cdma2000, both cases use 378 block size. In order to confirm that the free distance term in the union bound on the BER performance dominates the bound for the error floor region, some distance spectrum informations are used.
IMT-2000에서 터보부호의 사용을 제안하고 있는데, WCDMA와 cdma2000의 터보 인코더는 부호율 1/3에서 구속장 4인 똑같은 구조의 RSC를 구성 부호기로 갖지만, 터보 인터리버의 인터리빙 방법이 서로 다르다. 따라서 WCDMA와 cdma2000의 터보부호 성능이 다른 것을 터보인터리버의 차이로 설명할 수 있다.
각 표준안에서 제안하고 있는 터보 인터리버를 비교하기 위해 먼저 각각의 터보 인터리버를 FPGA로 구현하였다. 각각 Xilinx를 타겟으로 합성하였는데, WCDMA의 터보 인터리버는 Vertex1000을 타겟으로 79438게이트로 설계되었으며, cdma2000은 Spartan40을 타겟으로 5515게이트의 크기를 갖게 되었다. 이렇게 하드웨어의 크기에 큰 차이가 나타난 것은, cdma2000의 터보 인터리버가 하드웨어 구현을 위한 시스템 디자인 레벨로 설명이 되어 있기 때문에 상대적으로 하드웨어 구현이 간단해진 반면, WCDMA는 표준안 설명에 따라 시스템 디자인부터 이루어져야 했기 때문이다. 따라서 WCDMA 터보 인터리버를 설계하는데 메모리의 사용도 늘어나고 더 복잡한 설계가 되었던 것이다. 이것은 시스템 설계자의 능력에 따라 큰 차이가 날 것이다.
터보부호의 성능 그래프는 크게 낮은 SNR의 'waterfall region'과 중간 이상의 SNR에서 나타나는 'error floor region'으로 나누어 생각할 수 있다. 'waterfall region'은 자유거리뿐만 아니라, 다른 부호어의 multiplicity가 큰 영향을 주게 되는 반면, 'error floor region'은 자유거리에만 영향을 받는다.
터보부호의 'error floor region' 성능을 분석하기 위해서 자유거리를 구한 결과, WCDMA 터보부호의 자유거리는 21이 나왔고, cdma2000 터보부호의 자유거리는 19가 나왔다. 두 경우 모두 정보비트의 해밍무게가 3인 경우에 자유거리를 갖게 되었는데, 이 정보를 이용해서 자유거리 점근선을 그려보면 'error floor region'에서 0.5dB정도 WCDMA 터보부호의 성능이 더 우수한 것을 볼 수 있다.
