本文選題：Turbo碼　切入點(diǎn)：預(yù)編碼Turbo碼　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：Turbo碼的出現(xiàn)在信道編碼理論發(fā)展的漫漫長(zhǎng)路上具有劃時(shí)代的意義。該碼字采用隨機(jī)編碼的思想,通過(guò)偽隨機(jī)交織器將兩個(gè)短的遞歸系統(tǒng)卷積碼并行級(jí)聯(lián),構(gòu)成一類長(zhǎng)碼,同時(shí)利用次優(yōu)的基于軟輸入、軟輸出迭代的最大后驗(yàn)概率譯碼算法進(jìn)行譯碼,從而使其具有接近Shannon極限的誤比特率性能。Turbo碼轉(zhuǎn)變了研究者們?cè)仍O(shè)計(jì)信道編碼的思路：它旨在減少具有低重量的碼字的數(shù)目,逐漸摒棄了原始的基于代數(shù)理論增大碼字最小漢明重量的編碼方案。然而Turbo碼的最小漢明距離特性較差,使其性能曲線在極低誤比特率時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤平層,限制了Turbo碼的應(yīng)用范圍,在此基礎(chǔ)上本文提出了預(yù)編碼Turbo碼。這類碼是傳統(tǒng)Turbo碼的改進(jìn)方案,它由外碼累加器與內(nèi)碼Turbo碼以串行方式級(jí)聯(lián)而成。預(yù)編碼Turbo碼利用預(yù)編碼技術(shù),通過(guò)累加器對(duì)原始Turbo碼的輸入序列進(jìn)行預(yù)處理,改善了傳統(tǒng)Turbo碼的最小距離特性,從而使傳統(tǒng)Turbo碼的BER性能和聯(lián)合限性能均得到了改善。本文主要對(duì)預(yù)編碼Turbo碼和Turbo碼的編碼原理、迭代譯碼算法以及最大似然譯碼性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析和討論,具體分為以下三部分：(1)介紹了信道編解碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論：信道編碼的起源及發(fā)展,信道編解碼的經(jīng)典模型,數(shù)字通信系統(tǒng)的相關(guān)概念,線性分組碼和卷積碼的基礎(chǔ)理論,Tanner圖及和積譯碼算法的原理。(2)以并行和串行的短碼級(jí)聯(lián)方案以及遞歸系統(tǒng)卷積碼的最大后驗(yàn)概率MAP譯碼算法為基礎(chǔ),參考串行級(jí)聯(lián)卷積碼迭代譯碼過(guò)程中外信息的傳遞方式,詳細(xì)分析討論了預(yù)編碼Turbo碼和Turbo碼的編譯碼方法,并在高斯加性白噪聲信道上分別對(duì)其譯碼性能進(jìn)行了仿真。(3)以遞歸系統(tǒng)卷積碼的重量枚舉函數(shù)WEF的計(jì)算為基礎(chǔ),分別推導(dǎo)了預(yù)編碼Turbo碼和Turbo碼WEF的計(jì)算公式。得到碼字的WEF后,根據(jù)聯(lián)合限方法,研究分析了預(yù)編碼Turbo碼和Turbo碼的錯(cuò)誤平層性能,并給出了其最大似然譯碼性能的上限。通過(guò)仿真及理論分析,結(jié)果表明相比于原始Turbo碼,優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)編碼Turbo碼的香農(nóng)極限改善了,且其具有更加優(yōu)異的瀑布區(qū)域性能。
[Abstract]:The emergence of Turbo codes is of epoch-making significance in the long way of the development of channel coding theory. The codewords adopt the idea of random coding and concatenate two short recursive system convolutional codes in parallel by pseudorandom Interleaver to form a class of long codes. At the same time, a suboptimal decoding algorithm based on soft input and soft output iterative maximum a posteriori probability is used to decode. So that it has the BER performance close to the Shannon limit. Turbo code changes the way researchers originally designed channel coding: it is designed to reduce the number of low-weight codewords. The original coding scheme of increasing the minimum hamming weight of codewords based on algebraic theory is gradually abandoned. However, the minimum hamming distance of Turbo codes is poor, which makes the performance curve of Turbo codes appear error level when the bit error rate is very low. The application range of Turbo code is limited, and a precoded Turbo code is proposed in this paper. This kind of code is an improved scheme of traditional Turbo code, which is composed of an external code accumulator and an internal code Turbo code concatenated in a serial manner. The precoded Turbo code utilizes precoding technology. The input sequence of the original Turbo code is preprocessed by accumulator, which improves the minimum distance characteristic of the traditional Turbo code. In this paper, the coding principle, iterative decoding algorithm and maximum likelihood decoding performance of precoded Turbo code and Turbo code are studied and discussed in detail. This paper introduces the basic theory of channel coding and decoding system: the origin and development of channel coding, the classical model of channel coding and decoding, and the related concepts of digital communication system. The basic theory of linear block code and convolutional code is the principle of Tanner graph and sum product decoding algorithm. It is based on the parallel and serial short code concatenation scheme and the maximum posterior probability MAP decoding algorithm for recursive system convolutional codes. Referring to the transfer of information between Chinese and foreign countries in the iterative decoding process of serial concatenated convolutional codes, the encoding and decoding methods of precoded Turbo codes and Turbo codes are discussed in detail. Based on the calculation of the weight enumeration function WEF of the recursive system convolutional codes, the calculation formulas of the precoded Turbo codes and the Turbo codes WEF are derived respectively. The WEF of the codewords is obtained. In this paper, the error level performance of precoded Turbo code and Turbo code is studied and analyzed, and the upper bound of maximum likelihood decoding performance is given. The simulation and theoretical analysis show that the performance of precoded Turbo code and Turbo code is compared with that of the original Turbo code. The Shannon limit of the optimized precoded Turbo code is improved, and it has better waterfall performance.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN911.22

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本文編號(hào)：1699181