Turbo码在移动通信中的应用

论文摘要

现代社会经济的快速发展促进了现有各项通信技术的迅猛发展,同时也对现代通信系统,特别是数字通信系统提了更高的要求,是成熟技术在不断改进,新兴技术在不断的涌现。本文研究的对象就是通信系统中一种新兴的信道纠错编码技术——Turbo技术。Turbo码于1993年由法国的C.berrou等人首先提出,由于其具有接近香农理论限的优异性能,近年来已经在很多领域得到应用。本文首先介绍了Turbo码的产生背景、研究现状及应用,并在引入信道编码定理和最大似然译码准则的基础上给出了Turbo码的理论基础知识,包括典型的编码结构、常用的交织器和译码算法。然后,通过计算机仿真的手段对不同条件下的Turbo码在AWGN信道下的纠错性能进行了深入的研究和讨论,并得出结论,进而探索其在无线通信领域中的应用。第三,讨论了Rayleigh和Rice两种衰落信道,并分别针对不同的移动速度和不同的衰落因子进行了仿真,为Turbo码在实际中的应用提供了参考。最后,针对传统SOVA译码器性能较差、所需存储空间较大、译码延迟较长的缺点对SOVA进行了改进,提出了一种新的SW-MSOVA。它通过降低SOVA内外信息的相关性使SOVA性能得到了大大的提高,并且采用了滑动窗口的概念,降低了存储器数量和译码延迟。另一方面,提出了一种简化的对数最大后验概率译码算法。该简化算法基于逼近理论,用最佳平方逼近多项式近似计算校正函数,近似多项式的系数根据特征定理确定。与原算法相比,简化算法具有低复杂度、译码延时少的优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 数字通信系统
• 1.2 信道编码概述
• 1.2.1 信道编码理论
• 1.2.2 信道编码的发展史
• 1.3 Turbo码的提出
• 1.4 Turbo码的研究现状及存在问题
• 1.5 本文的研究目的及内容安排
• 第2章 Turbo码的基本原理
• 2.1 Turbo码的编码结构
• 2.2 交织器
• 2.2.1 交织器的描述
• 2.2.2 交织器分类
• 2.3 Turbo码的译码原理
• 2.3.1 Turbo码译码器结构
• 2.3.2 SISO译码器
• 2.4 Turbo码译码算法
• 2.4.1 MAP算法
• 2.4.2 LOG-MAP算法
• 2.4.3 MAX-LOG-MAP算法
• 2.4.4 SOVA算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 Turbo码系统仿真及性能分析
• 3.1 Turbo码编译码模型建立
• 3.1.1 编码器仿真模型
• 3.1.2 译码器仿真模型
• 3.2 系统模型及加性高斯白噪声（AWGN）信道模拟方法
• 3.3 影响Turbo码性能因素仿真研究
• 3.3.1 编码约束度对Turbo码性能的影响
• 3.3.2 迭代次数对Turbo码性能的影响
• 3.3.3 交织长度对Turbo码性能的影响
• 3.3.4 码率对Turbo码性能的影响
• 3.3.5 不同译码算法对Turbo码性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 Turbo码在移动无线通信系统中的应用
• 4.1 移动无线信道的衰落特性
• 4.1.1 移动无线信道对传输信号的影响
• 4.1.2 多径衰落信道的物理特性
• 4.2 移动无线信道中时变衰落信道的几种建模
• 4.2.1 瑞利（Rayleigh）衰落信道模型
• 4.2.2 Rice信道模型
• 4.3 Turbo码在移动无线信道中的应用仿真
• 4.3.1 Rayleigh衰落信道下的Turbo性能仿真
• 4.3.2 Rice衰落信道下的Turbo性能仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 改进的Turbo算法在移动信道中的应用
• 5.1 SOVA的改进算法
• 5.1.1 MSOVA在AWGN信道中的应用仿真
• 5.1.2 SW-MSOVA在AWGN信道中的应用仿真
• 5.2 改进的LOG-MAP算法
• 5.3 改进的算法在移动信道中的应用
• 5.3.1 Rayleigh信道中的应用仿真
• 5.3.2 Rice信道中的应用仿真
• 5.4 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