Turbo码及相关技术研究

论文摘要

Turbo码作为具有接近Shannon极限的纠错编码，由于其优异的性能引起国内外学者的广泛关注，是一段时期研究的热点课题。虽然至今Turbo码研究无论在理论上，还是在实用化上，都得到了快速的发展。但其编码机理、迭代译码算法的改进及其技术的应用，仍然是学者们所关注的热点。近十年来已经召开了三次(97年、00年、03年)国际会议专门探讨其理论、技术及应用，2006年即将召开第四次Turbo码及相关课题的研讨会。 Turbo码之所以表现出接近香农理论极限的优异性能，主要是由于它采用了迭代译码思想，迭代译码思想也为解决其它通信技术问题提供了新的思路。论文结合具体科研课题，主要针对Turbo编码结构中交织器的优化设计、提高Turbo码的实时性以及Turbo码的应用等几方面进行了研究。 论文的主要研究工作包括以下几个方面： 1．通过Turbo码中交织器的基本特性和交织器结构对Turbo码性能的影响分析，从改善Turbo码的距离谱和交织器对迭代译码适应性的设计原则出发。研究了基于距离谱和迭代译码适应性的交织器综合设计方案。仿真结果表明，所设计的交织器具有良好的性能。 2．以提高译码实时性为出发点。研究了具有检测功能的Turbo码编译码方法，该方法借鉴通信系统中校验码的检测功能，通过插入奇偶比特Turbo编码将检测与Turbo码译码相结合，根据误码性能要求，可以在Turbo码迭代译码中减少不必要的迭代，从而提高译码实时性。此外，论文通过对Turbo码译码算法和分块并行译码算法的理论分析，研究了基于分块并行译码算法的Turbo码译码。研究结果表明，该译码可以在不明显增加硬件复杂度的情况下，大大缩短译码时间而无性能损失，为Turbo码应用于高速实时信道的数据通信提供了依据。 3．研究了Turbo码译码迭代停止判决方法，通过对交叉熵(CE)、符号变化率(SCR)、辅助硬判决(HDA)和循环冗余校验(CRC)等停止判决的分析，提出了改进的迭代停止判决方案，该方案在不降低译码性能的情况下，可以进一步减少Turbo译码平均迭代次数。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Turbo码
• 1.3 Turbo码研究的发展现状
• 1.4 论文背景及主要研究工作
• 第2章 Turbo码中的交织器设计
• 2.1 引言
• 2.2 交织器的概念
• 2.3 交织器的各种特性
• 2.3.1 交织器的S-距离特性
• 2.3.2 模K特性
• 2.3.3 对称性
• 2.3.4 双归零属性
• 2.4 交织器设计对Turbo码的性能影响
• 2.5 基于距离谱和迭代译码适应性的交织器设计
• 2.5.1 交织器设计的原则
• 2.5.2 基于距离谱和迭代译码适应性设计
• 2.5.3 仿真结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于Turbo码译码实时性的译码方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 具有检测功能的Turbo码编译码方法
• 3.2.1 插入奇偶比特编码
• 3.2.2 译码结构
• 3.2.3 仿真结果及分析
• 3.3 基于分块并行译码算法的Turbo码译码
• 3.3.1 分块并行译码的基本思想
• 3.3.2 Turbo码译码算法
• 3.3.3 分块并行译码算法
• 3.3.4 仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 Turbo码迭代停止判决方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 几种常用的判决方法
• 4.2.1 交叉熵（CE）判决
• 4.2.2 符号变化率（SCR）判决
• 4.2.3 辅助硬判决（HDA）
• 4.2.4 CRC迭代停止判决
• 4.3 改进的迭代停止判决方法
• 4.3.1 改进的停止判决方法思考
• 4.3.2 CRC-HDA停止判决方法
• 4.3.3 仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 Turbo码的应用
• 5.1 引言
• 5.2 Turbo码在OFDM中的应用
• 5.2.1 信道编码与OFDM技术
• 5.2.2 Turbo-OFDM在瑞利（Rayleigh）衰落信道下的仿真
• 5.2.3 Turbo-OFDM在莱斯（Rice）衰落信道下的仿真
• 5.3 Turbo-OFDM在频率选择性衰落信道下的仿真
• 5.3.1 频率选择性慢衰落信道
• 5.3.2 频率选择性衰落信道下的仿真
• 5.4 Turbo码在高速实时信道中的应用
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历