DSP上Turbo编译码实现.pdf

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第一章绪论数字通信原理信道编码的发展衡量一个通信系统性能好坏的主要指标是有效性和可靠性。信息在信道中传输时总会受到信道噪声的干扰,引入了误差,降低了通信的可靠性。因此必须采取信道编码技术来减少噪声对信息的干扰,以保证通信的可靠性。信道编码的一般原理是在消息序列中加入特定的冗余序列,从而使消息序列之间满足某种约束关系;在接收端译码器根据这些约束关系进行译码,将受到噪声干扰而出现的错误检测或纠正过来。因此,消息首先从发送端发出,然后经过信道编码器编码,然后再经过调制器调制后发送出去,接收端的信号经过解调器解调后再经过译码器译码恢复出原始的发送信息。一个典型的数字通信系统组成如图所示【浚图中的信道编译码器就是我们进行差错控制的工具,也是本文所研究的内容,而所要实现的就是图中的信道编码器。年,甋发表了著名的《通信的数学理论》这篇论文,在该论文中提出的香浓定理指出:任何一个通信信道都有一个固定的信道容量只要该信道的传输速率淮笥诟眯诺赖男诺廊萘緾,就存在某种编码方法,当码长充分长并采用最大似然译码时,能使得该信道传输的误码率任意小【。首先被使用的差错控制码为分组码。分组码码字中的冗余码元与其他码组的码元无关,而只与本组的码元有关。汉明码和循环码是目前应用比较广泛的两种图数字通信系统的基本组成结构
!#,得到了甋码高了译码编码增益。通常卷积码记为仳琺耄渲校琻为码长,P畔⒃8鍪分组码。汉明码是瓾于年提出的,通常被认为是第一个差错控制码,汉明码可以纠正单个比特错误;随后,年,和提出了一种新的分组码,称为—码,简称码;码之后又提出了循环码,循环码虽然也是一种分组码,但其码字具有循环移位特性,即循环码的码字比特经过循环移位后仍然是循环码码字集合中的码字。辏珺和昙负跬碧岢龅腂码是一种重要的循环码;然后年,忍岢鼍砘搿>砘胪ü酶鞲鲂畔⒖橹涞南喙匦裕1嗦肫髦屑拇嫫鞲鍪>砘氲谋嗦牍淌橇械模匆来瘟玨个信息元输入编码器中,经过编码后得到雎朐!1嗦牒蟮穆朐V械男Q樵2唤与本码组的信息元有关,还与以前鍪笨痰男畔⒃反应在编码器中寄存器的内容上泄亍M保诰砘氲囊肼牍讨校唤鲆4颖韭胫刑崛∫肼胄畔ⅲ还要充分利用以前和以后鍪笨淌盏降穆胱椋诱庑┞胱橹刑崛∫肼胂喙匦息,提高了译码的性能。卷积译码利用解调器输出的软信息,能够提高译码性能,同时译码过程也相对简单。并且译码可以连续进行,从而使译码延时相对比较小。尤其是年,肼胨惴ū惶岢龊螅砘氲玫搅斯惴旱挠τ谩緇Ⅲ。氲奶岢年,在瑞士日内瓦召开的国际通信大会’希珻.、编码技术胗殖莆2⑿屑读>砘,擅畹亟ň砘牒徒恢骷读F鹄矗üǘ痰姆至柯联合来达到实现具有近似无限长度的码字。同时,译码时采用具有软输入软输出的译码器和迭代译码来近似达到最大似然译码。因此,牒芎玫氖迪至讼闩ǘɡ碇的随机性编、译码的条件,获得了几乎接近香浓极限的译码性能。仿真结果表明,在交织长度为,肼氲危旁氡菶/Ⅳ并采用调制的仿真条件下,码率为的朐贏诺郎系奈舐肼,与香浓极限仅相差氲难芯肯肿蟃编译码的实现.
由于肽艿玫饺绱擞乓斓男阅埽虼耍囊怀鱿志鸵鹆司薮蟮暮动,并产生了一股研究氲娜瘸薄D壳埃饕4右韵录父龇矫娑訲码进行研究:嗦肜砺垩芯坑胄阅芊治在介绍氲牡谝黄B畚睦铮珺等人没有给出严格的理论证明和解释,仅给出了氲幕咀槌珊偷肼朐怼R虼耍赜赥的理论证明就显得尤为重要。截止目前为止,最重要的理论研究成果之一是年瓾等发表的论文,文章首次从理论上阐述了迭代译码的原理,并研究了可应用于卷积码和分组码的软输入软输出译码算法【码的设计胗煞至柯刖恢骷读6伞R虼耍至柯牒徒恢鞯纳杓凭定了氲男阅堋J笛楸砻鳎琓的分量码应采用系统递归卷积码=黄鞯闹饕W饔檬羌跣∫肼胧涑鲋涞南喙匦院吞岣叩椭行蛄械输出码重,它影响着氲男阅芎途嗬肫住J裁词亲詈鲜实慕恢及是氲挠忠桓鲋匾5难芯糠较颉码的译码算法目前胱钪饕R肼胨惴ㄎ;谧畲蠛笱楦怕实腗译码算法和基于软输入软输出的肼胨惴ā译码算法的性能很好,但计算复杂度高,有大量的乘法运算和指数运算,不利于硬件的实现。可以将怂阕;坏蕉允蛑屑扑悖庋徒ǔ朔ㄔ怂惚湮<臃ㄔ怂悖省略了指数运算,简化了运算,这就是狹译码算法。狶算法采用对数公式的近似形式,运算更简单,但性能要比肼胨惴差零点几。译码算法计算简单,便于硬件实现,性能和甃译码算法的性能相差不大。如何设计出性能优良并且便于硬件实现的译码算法对氖导视τ闷鹁龆ㄗ饔谩氲髦萍际醯慕岷根据信道编码定理,信息码元经过信道编码后引入冗余码元,为了不减小码元的传输速率则需要增加信道的带宽。利用际蹩梢栽诓辉黾酉统带宽的条件下提高编码增益。将胗隩际跸嘟岷弦允迪指咂灯仔省⒏