基于BCH码改进查找表译码算法的TPC编译码技术研究

论文摘要

差错控制编码（也称为信道编码或纠错码）是一种提高数据传输可靠性的技术,广泛应用于各种通信及计算机系统中。在众多差错控制编码中,Turbo乘积码（TPC）因具有相对简单的编译码方法和接近香农限的纠错能力,已经成为信道编码领域的研究热点,具有广泛的应用前景。但是Turbo乘积码译码仍然存在计算量大、资源占用较多等问题,其中主要因素在于其子码译码器的复杂度。所以本文重点在于如何降低Turbo乘积码子码译码器的复杂度和译码时间,进而达到提高Turbo乘积码译码速度的目的。首先,本文概述了信道编码的发展历史,并概括性介绍了TPC常用的子码——BCH码的研究现状,以及TPC编译码所涉及的基础知识。其次,深入研究了BCH码的译码方法,基于查找表译码方法提出了一种二进制BCH码改进查找表算法。该算法在查找表中仅存储BCH码信息位发生任意可纠正错误时的错误图样和对应的伴随式图样,利用查找表和伴随式的汉明重量判决码字的错误位置,从而极大地降低了译码复杂度,减少了资源损耗。对（15,5,7）BCH码的MATLAB仿真结果表明,改进查找表译码算法比传统查找表算法译码速度提高了约158%,较好地平衡了译码速度与译码资源之间的关系；在Quartus II环境下对同一码型采用改进查找表算法进行译码的FPGA仿真结果表明,在系统时钟为50MHz时,可在2个时钟内完成译码。最后,在深入研究基于Chase算法的Turbo乘积码迭代译码方法的基本原理、译码过程、软信息计算和迭代结构的基础上,以（31,21,5）BCH码作为Turbo乘积码的子码,将提出的BCH码改进查找表算法引入Turbo乘积码的迭代译码中,在MATLAB7.0环境下分别对基于Chase算法的TPC迭代译码算法和传统硬迭代译码算法进行了仿真实验,分析了不同参数设置下的实验结果,并对子码分别采用传统查找表算法和改进查找表算法时的TPC迭代译码速度进行了仿真实验。实验结果表明,在BER=10-5时,基于Chase算法的TPC迭代译码算法可比传统硬迭代译码算法提高约2.7dB的增益,在误帧率性能上,前者也明显好于后者；用本文提出的BCH码改进查找表算法对子码译码,不仅可以节省子码译码器的资源消耗,还可大幅提高Turbo乘积码的译码速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的、背景及意义
• 1.2 信道编译码的国内外研究现状
• 1.2.1 信道编码的起源
• 1.2.2 信道编码的发展
• 1.2.3 BCH码的国内外发展
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 Turbo乘积码编译码理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 Turbo乘积码的编码方法
• 2.2.1 乘积码的构造原理
• 2.2.2 乘积码的纠错能力
• 2.2.3 Turbo乘积码的常用子码
• 2.3 Turbo乘积码的译码方法
• 2.3.1 Turbo乘积码的硬判决译码
• 2.3.2 Turbo乘积码的软判决译码
• 2.4 本章小结
• 第3章 BCH码改进查找表译码算法及其FPGA实现
• 3.1 引言
• 3.2 BCH的译码方法
• 3.2.1 BCH码迭代译码算法
• 3.2.2 传统查找表译码算法
• 3.3 BCH码的改进查找表译码算法
• 3.3.1 改进查找表算法原理
• 3.3.2 性能分析
• 3.4 BCH码改进查找表译码算法的FPGA实现
• 3.4.1 FPGA最小系统
• 3.4.2 改进查找表算法的FPGA实现
• 3.4.3 仿真结果及讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于Chase算法的Turbo乘积码译码算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于Chase算法的Turbo乘积码译码算法
• 4.2.1 Chase算法的基本原理
• 4.2.2 Chase算法的种类
• 4.2.3 Chase-Ⅱ算法实现过程
• 4.2.4 基于Chase算法的Turbo乘积码迭代译码算法
• 4.3 算法的编程实现与性能分析
• 4.3.1 仿真条件及仿真流程
• 4.3.2 迭代次数对性能的影响
• 4.3.3 不可靠位数p对性能的影响
• 4.4 Chase算法与硬译码的性能比较
• 4.4.1 Turbo乘积码的硬迭代译码性能
• 4.4.2 软、硬判决译码方法的性能比较与分析
• 4.5 译码速度的比较
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢