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定点TURBO译码算法与协作TURBO编译码技术研究

2020-12-09阅读(231)

定点TURBO译码算法与协作TURBO编译码技术研究

论文摘要

Turbo码于1993年由法国学者C.Berrou等人提出,其接近Shannon极限的优异性能引起国内外学者的关注,被看作是信道编码理论发展史上一个里程碑。随着理论基础的日益完善,Turbo码已在包括3G在内的各种通信系统中得到了成熟的应用,而下一代移动通信系统将对Turbo码的性能和速率提出更高的要求,因此分析和讨论不同Turbo编译码方案及其性能、研究Turbo码实现技术,分析适合于分布式协作通信环境要求的协作Turbo编译码技术无疑是非常重要的。本文的主要工作正是从Turbo码重量谱分布和性能仿真的角度分析不同Turbo编码构造对Turbo码性能的影响,基于输入输出统计特性分析Turbo码定点译码算法量化和归一化技术方案,此外,论文针对中继模型分析和讨论了全双工模式下的协作Turbo编译码技术方案。首先,论文讨论了不同Turbo码编码结构及其对Turbo码性能的影响。论文在分析和介绍穿孔Turbo编码、非对称Turbo编码和非系统Turbo编码的基础上,结合基于约束子码的Turbo码重量谱搜索算法,计算穿孔Turbo编码和非对称Turbo编码的重量谱,并进一步分析重量谱分布和Turbo编码性能的关系。相关分析表明,采用本原多项式或非本原多项式的对称Turbo码只具有较好的错误平层区性能或较好的瀑布区性能,而采用本原多项式和非本原多项式的非对称Turbo码能在瀑布区和错误平层区性能间取得较好的折中。其次,本文介绍了几种应用较广泛的Turbo码译码算法,并对其做性能仿真以便为Turbo码实现技术提供基础。在实际应用中,Turbo码译码只能采用定点译码算法,为此必须选择合理的定点量化方案、确定定点位宽,并对应确定状态度量递归计算过程中的归一化方案。论文在折中考虑译码性能和译码计算复杂度的基础上,选择增强型Max-Log-MAP算法作为Turbo码定点译码算法。论文结合Turbo码迭代译码输入输出变量的统计特性分析,分析和讨论了Turbo码定点译码算法中输入待译码数据基于均匀量化的定点方法,并重点研究了状态度量递归计算中的归一化方法。研究表明,根据输入输出变量的统计特性分析,可以预先确定Turbo码定点译码中的数据定点位宽和相关归一化参数。最后,本文讨论了中继通信系统下基于Turbo码的协作编码技术方案。在介绍中继通信系统模型以及常用的协作编译码方案的基础上,给出了全双工中继模式下基于软信息合并的协作Turbo编译码方案,并重点讨论了不同中继节点位置对基于Turbo码的协作编码性能的影响。相关仿真结果表明,基于Turbo码的编码协作方案相比非协作Turbo码的性能有很大改善。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 Turbo码编译码研究现状
  • 1.2 协作编译码研究现状
  • 1.3 论文主要工作及主要结论
  • 1.4 论文的结构安排
  • 第2章 Turbo编码构造及其特性
  • 2.1 Turbo码编码结构
  • 2.1.1 LTE标准Turbo编码结构
  • 2.1.2 WiMAX标准双二进制Turbo编码结构
  • 2.1.3 其它改进的Turbo编码构造
  • 2.2 基于约束子码的Turbo码重量谱特性分析
  • 2.2.1 约束子码定义
  • 2.2.2 约束子码算法
  • 2.2.3 基于约束子码的Turbo码重量谱搜索算法
  • 2.3 不同Turbo编码方案的重量谱分布与性能的关系
  • 2.4 Turbo码应用
  • 2.4.1 高性能纠错编译码
  • 2.4.2 Turbo码原理的应用
  • 2.4.3 协作通信环境下的纠错编译码
  • 2.5 本章小节
  • 第3章 定点化Turbo码译码及其实现方法
  • 3.1 Turbo码译码结构
  • 3.2 Turbo码译码算法
  • 3.2.1 MAP算法
  • 3.2.2 Log-MAP算法
  • 3.2.3 Max-Log-MAP算法与增强型Max-Log-MAP算法
  • 3.2.4 各类Turbo译码算法性能仿真对比
  • 3.3 基于增强型Max-Log-MAP译码算法的量化方案
  • 3.3.1 绝对量化的定点方式
  • 3.3.2 SISO译码器中各个运算变量定点整数位宽的确定
  • 3.3.3 状态度量归一化方案
  • 3.3.4 先验信息/外信息的统计特性分析
  • 3.4 仿真验证结果
  • 3.5 本章小节
  • 第4章 中继通信环境下的协作Turbo编译码技术
  • 4.1 中继通信模型
  • 4.2 全双工模式下协作Turbo编译码方案
  • 4.3 仿真结果及性能分析
  • 4.3.1 理想源-中继信道
  • 4.3.2 非理想源-中继信道
  • 4.4 本章小节
  • 第5章 结论与展望
  • 5.1 论文工作总结
  • 5.2 未来工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

    • 相关论文文献

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