多维Turbo码的分析和研究

论文摘要

Turbo码是现代通信领域的一个重要的纠错码技术,它巧妙的将交织器与递归系统卷积码结合起来,并采用软输入/软输出译码方式,在高斯信道下,达到接近Shannon极限的性能。多维Turbo码作为目前Turbo码的重点研究方向之一,吸引了通信领域无数专家和学者的关注和研究。本文主要研究多维Turbo码编、译码方案,以及多维Turbo码在Rayleigh衰落信道下的性能优化。首先本文介绍了信道编码理论的原理和传统Turbo码基本编译码结构原理。其次本文还介绍了传统Turbo码分量码译码算法:MAP算法及LOG-MAP算法和MAX-LOG-MAP算法,并讨论了一种改进的MAP算法,证明了这种算法在不损失译码性能的前提下大大降低了译码时延,我们将在多维Turbo码的译码中采用此方案。然后我们还对多维Turbo码的编、译码结构进行了研究,分析了多维Turbo码不同于传统Turbo码的几个部分:分量码的选择——低复杂度的分量码成为了多维Turbo码的首选;译码结构的选择——多个分量码决定了多种译码结构,不同的译码结构得到不一样的性能,扩展串行译码结构是最优的译码结构;改进的MAP算法在多维Turbo码中的应用也能大大的改善多维Turbo码的译码时延问题。同时本文对多维Turbo码在不同参数下进行了大量的仿真实验,得到了很多仿真结果:分量码、交织长度、码率、归零处理和迭代次数都是影响多维Turbo码性能的重要因素。多维Turbo码虽然在高斯信道下取得了良好的性能,但是在无线通信和卫星通信领域信道多为衰落信道,因此在衰落信道下多维Turbo码的性能更具有研究价值。在第六章多维Turbo码的应用中,我们介绍了联合编码调制技术的发展历史,然后把多维Turbo码的调制与译码结合起来,在Rayleigh衰落信道下我们仿真了大量的星座旋转角度,在这些角度中存在一个最优的角度,因此在Rayleigh衰落信道下对多维Turbo码的优化变成了对最优角度的搜索。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和现状
• 1.2 本文研究的意义和成果
• 1.3 本文章节安排
• 第二章 信道编码概述
• 2.1 Shannon 信息理论
• 2.2 信道模型
• 2.2.1 BSC 信道
• 2.2.2 AWGN 信道
• 2.2.3 Rayleigh 信道
• 2.3 纠错码原理
• 2.3.1 线性分组码
• 2.3.2 卷积码
• 2.4 本章小结
• 第三章 Turbo 码的基础
• 3.1 Turbo 码的编码
• 3.1.1 Turbo 码的编码结构
• 3.1.2 Turbo 码编码的几个关键问题
• 3.2 Turbo 码的译码
• 3.3 本章小结
• 第四章 Turbo 码的译码算法
• 4.1 MAP 译码算法
• 4.2 LOG-MAP 译码算法
• 4.3 改进的MAP 算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 多维Turbo 码
• 5.1 多维Turbo 码的分量码
• 5.2 多维Turbo 码的交织器
• 5.3 多维 Turbo 码的译码方案
• 5.4 多维Turbo 码的仿真
• 5.4.1 分量码对多维Turbo 码的影响
• 5.4.2 交织长度对多维Turbo 码的影响
• 5.4.3 不同码率对多维Turbo 码的影响
• 5.4.4 编码格图结束方案对多维Turbo 码的影响
• 5.4.5 不同迭代次数对多维Turbo 码的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 多维Turbo 码的应用
• 6.1 编码调制技术的发展概况
• 6.2 调制方式
• 6.2.1 BPSK 调制
• 6.2.2 QPSK 调制
• 6.3 多维Turbo 码的信号空间分集技术
• 6.3.1 系统模型
• 6.3.2 仿真结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 在学期间参与的科研项目
• 攻读硕士学位期间的研究成果