Turbo乘积码编译码算法研究及其DSP实现.pdf

摘 要
差错控制编码技术是现代无线通信系统中的关键技术之一。差错控制编码研
究的主要内容是希望在低译码复杂度的前提下，寻找一种逼近香农极限的编译码
方法。Turbo 乘积码与卷积 Turbo 码性能相近，分量码采用了线性分组码，不仅译
码复杂度低，译码延迟小，且能在高码率时保持较高的译码性能，近年来成为纠
错编码领域的研究热点，在移动通信、卫星通信和高速数据传输方面具有广阔的
应用前景。
本文首先研究了 Turbo 乘积码的编译码原理。重点研究了 Chase-Pyndiah 软输
入软输出迭代译码算法，推导了算法过程，深入分析了迭代译码的核心思想，提
出了一种寻找竞争码字的简化的方法，并给出了 MATLAB 仿真结果。
接下来，论文对由 Chase-Pyndiah 算法改进而来的梯度译码算法作了研究，并
以 TPC(64,57,4)2 为例，通过 MATLAB 仿真分析了梯度译码算法与 Chase-Pyndiah
算法相比在算法复杂度和编码增益上的改变。此外，论文还从不同分量码、最不
可靠位个数、迭代次数三方面对影响 Turbo 乘积码译码性能的因素作了仿真分析。
其结果表明，在高斯白噪声信道下，经 BPSK 调制，译码过程经 4～6 次迭代，
信噪比接近 4dB 时，误码率已达到 10-7 数量级。改进的梯度译码算法相对于
Chase-Pyndiah 算法编码增益下降了 左右，却使译码复杂度下降了 10 倍。梯
度译码算法在译码复杂度和译码性能间实现了很好的折中。
论文最后对编译码算法的 DSP 实现作了探究。以 为软件工具，编写 C
代码，通过程序调试，实现了算法在 simulator 和 TMS320C6416 DSP 芯片上的运
行仿真，实验结果表明定点 DSP 与 MATLAB 仿真相比大致存在 的差异量。
关键词：Turbo 乘积码，Chase 算法，迭代译码，DSP 实现
I
ABSTRACT
Error control coding technique is one of the key technologies in wireless
communication systems. The main point of the study of error control coding is to find a
near Shannon Limit coding and decoding method but with low complexity. Turbo
Product Code (short for TPC), whose component codes use linear block codes, not only
has a close Performance to convolutional Turbo Code with a lower decoding
complexity and smaller decoding delay,but can maintain a relatively high decoding
performance under the high coding rate. TPC has a broad prospect in mobile
communications, satellite communications and high-speed data transmission area.
This paper studies the TPC encoding and decoding principles firstly, focusing on
the Chase-Pyndiah soft input soft output iterative decoding algorithm. A simplified
method to f