双二进制Turbo码编译码研究与FPGA实现

发布时间：2020-10-30 20:35

　　 随着Turbo码的出现,信道编码理论在接近香农极限方面取得了很大的进展。Turbo码被看作网格编码调制技术问世以来,信道编码领域中取得的最伟大的技术成就,是信息与编码理论研究上的一块里程碑。本文对双二进制Turbo码的编译码算法进行了研究与改进,并在FPGA平台上实现了双二进制Turbo码译码器。首先从分量码编码器、交织器、删余器、信道交织器四个方面介绍了双二进制Turbo码的编码器结构,以及介绍了双二进制Turbo码的自截尾循环递归系统卷积码如何获得编码器的循环状态。然后介绍了三种Turbo码的分量码译码算法,通过计算机仿真对三种译码算法的性能和复杂度进行了分析,以及对两种循环状态估计方法进行了性能仿真和比较,在此基础上提出了基于预译码的Turbo码译码方法,该方法在相同仿真条件下,具有比传统译码方法更低的误帧率。在基于预译码的Turbo码译码方法的基础上,提出了一种提高译码性能的方法和一种提高抗干扰性能的方法。最后从信源信息分组长度、迭代次数、码率三个方面给出了译码器参数选择的原则和方法,并在FPGA平台上设计实现了一种支持多码率、自适应的双二进制Turbo码译码器。该译码器采用基于预译码的Turbo码译码方法,分支度量矩阵采用自适应的方式生成。经硬件平台测试验证,在不增加译码复杂度的情况下,该译码器具有更低的误帧率,更强的抗干扰性能。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22;TN791
【部分图文】：

?？内码编码器?？??图２．２?ＳＣＣＣ编码结构??其中外编码器应使用自由距离较大的卷积码，内编码器使用递归系统卷积码。??２．１．２?ＨＣＣＣ型编码结构??上文介绍的两种编码结构各有优劣，ＰＣＣＣ型编码结构在高信噪比区域会出现误码??平层，误码率曲线下降变缓，而ＳＣＣＣ型编码结构虽然消除了高信噪比区域的误码平层，??但是在低信噪比区域性能表现相对ＰＣＣＣ型编码结构较差。ＨＣＣＣ型编码结构混合了上??述两种编码结构，综合了上述两种编码结构的优点。ＨＣＣＣ型编码结构主要有两种方案，??分别如图２．３和图２．４所示：??６??

图２．１０所不

外，一＇外信息经过交织或解交织后传递给当前子译码器的先验信息，那么对于采用ＳＯＶＡ算法??的分量码译码器该如何输出外信息？??对于传统的Ｔｕｒｂｏ码，若编码器当前时刻的状态己知，那么下一个时刻可能的状态??有２种，所以在译码时可能的状态转移路径数量是随译码长度呈２的幂次方增长的。无??论是计算复杂度还是数据存储都是实现的难题，ＳＯＶＡ算法是通过剪枝来降低复杂度和??数据存储量的。在４时刻，能到达状态＼＝５的路径只有两条，根据上面的推导计算出??每条路径累积度量，通过比较删除累积度量较小的一条路径。ＳＯＶＡ算法通过这种剪枝??方法使得在每个时刻每个状态都只存在一条幸存路径，然后通过末状态回溯的方法输出??译码结果，计算复杂度和数据存储量得到了极大的降低。如下图所示为ＳＯＶＡ算法回溯??译码的示意图。传统的编码器采用添加全零尾比特使得编码器的初始状态和终止状态全??为Ｓ。，所以在ｈｉ时刻编码器的状态为根据＆?＋?１时刻的幸存路径，末状态５■。是由免??时刻的＆状态转移而来的，由此确定了?ｔ时刻编码器的状态，然后根据Ａ时刻到／ｔ?＋?１时??刻的状态转移输出译码结果，重复以上操作直至？?＝?０时刻。需要注意的是由于是回溯译??码，输出的译码结果是倒序的，所以最后还需要反序输出。??
【参考文献】

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本文编号：2862972