隨著Turbo碼的出現(xiàn),信道編碼理論在接近香農(nóng)極限方面取得了很大的進(jìn)展。Turbo碼被看作網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)問(wèn)世以來(lái),信道編碼領(lǐng)域中取得的最偉大的技術(shù)成就,是信息與編碼理論研究上的一塊里程碑。本文對(duì)雙二進(jìn)制Turbo碼的編譯碼算法進(jìn)行了研究與改進(jìn),并在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了雙二進(jìn)制Turbo碼譯碼器。首先從分量碼編碼器、交織器、刪余器、信道交織器四個(gè)方面介紹了雙二進(jìn)制Turbo碼的編碼器結(jié)構(gòu),以及介紹了雙二進(jìn)制Turbo碼的自截尾循環(huán)遞歸系統(tǒng)卷積碼如何獲得編碼器的循環(huán)狀態(tài)。然后介紹了三種Turbo碼的分量碼譯碼算法,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真對(duì)三種譯碼算法的性能和復(fù)雜度進(jìn)行了分析,以及對(duì)兩種循環(huán)狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行了性能仿真和比較,在此基礎(chǔ)上提出了基于預(yù)譯碼的Turbo碼譯碼方法,該方法在相同仿真條件下,具有比傳統(tǒng)譯碼方法更低的誤幀率。在基于預(yù)譯碼的Turbo碼譯碼方法的基礎(chǔ)上,提出了一種提高譯碼性能的方法和一種提高抗干擾性能的方法。最后從信源信息分組長(zhǎng)度、迭代次數(shù)、碼率三個(gè)方面給出了譯碼器參數(shù)選擇的原則和方法,并在FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種支持多碼率、自適應(yīng)的雙二進(jìn)制Turbo碼譯碼器。該譯碼器采用基于預(yù)譯碼的Turbo碼譯碼方法,分支度量矩陣采用自適應(yīng)的方式生成。經(jīng)硬件平臺(tái)測(cè)試驗(yàn)證,在不增加譯碼復(fù)雜度的情況下,該譯碼器具有更低的誤幀率,更強(qiáng)的抗干擾性能。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN911.22;TN791
【部分圖文】：

?？?jī)?nèi)碼編碼器?？??圖２．２?ＳＣＣＣ編碼結(jié)構(gòu)??其中外編碼器應(yīng)使用自由距離較大的卷積碼，內(nèi)編碼器使用遞歸系統(tǒng)卷積碼。??２．１．２?ＨＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)??上文介紹的兩種編碼結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，ＰＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)在高信噪比區(qū)域會(huì)出現(xiàn)誤碼??平層，誤碼率曲線下降變緩，而ＳＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)雖然消除了高信噪比區(qū)域的誤碼平層，??但是在低信噪比區(qū)域性能表現(xiàn)相對(duì)ＰＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)較差。ＨＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)混合了上??述兩種編碼結(jié)構(gòu)，綜合了上述兩種編碼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。ＨＣＣＣ型編碼結(jié)構(gòu)主要有兩種方案，??分別如圖２．３和圖２．４所示：??６??

圖２．１０所不

外，一＇外信息經(jīng)過(guò)交織或解交織后傳遞給當(dāng)前子譯碼器的先驗(yàn)信息，那么對(duì)于采用ＳＯＶＡ算法??的分量碼譯碼器該如何輸出外信息？??對(duì)于傳統(tǒng)的Ｔｕｒｂｏ碼，若編碼器當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)己知，那么下一個(gè)時(shí)刻可能的狀態(tài)??有２種，所以在譯碼時(shí)可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑數(shù)量是隨譯碼長(zhǎng)度呈２的冪次方增長(zhǎng)的。無(wú)??論是計(jì)算復(fù)雜度還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都是實(shí)現(xiàn)的難題，ＳＯＶＡ算法是通過(guò)剪枝來(lái)降低復(fù)雜度和??數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的。在４時(shí)刻，能到達(dá)狀態(tài)＼＝５的路徑只有兩條，根據(jù)上面的推導(dǎo)計(jì)算出??每條路徑累積度量，通過(guò)比較刪除累積度量較小的一條路徑。ＳＯＶＡ算法通過(guò)這種剪枝??方法使得在每個(gè)時(shí)刻每個(gè)狀態(tài)都只存在一條幸存路徑，然后通過(guò)末狀態(tài)回溯的方法輸出??譯碼結(jié)果，計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量得到了極大的降低。如下圖所示為ＳＯＶＡ算法回溯??譯碼的示意圖。傳統(tǒng)的編碼器采用添加全零尾比特使得編碼器的初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)全??為Ｓ。，所以在ｈｉ時(shí)刻編碼器的狀態(tài)為根據(jù)＆?＋?１時(shí)刻的幸存路徑，末狀態(tài)５■。是由免??時(shí)刻的＆狀態(tài)轉(zhuǎn)移而來(lái)的，由此確定了?ｔ時(shí)刻編碼器的狀態(tài)，然后根據(jù)Ａ?xí)r刻到／ｔ?＋?１時(shí)??刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移輸出譯碼結(jié)果，重復(fù)以上操作直至？?＝?０時(shí)刻。需要注意的是由于是回溯譯??碼，輸出的譯碼結(jié)果是倒序的，所以最后還需要反序輸出。??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2862972