Turbo編譯碼系統(tǒng)高效MAP譯碼、無(wú)數(shù)據(jù)輔助SNR估計(jì)與多項(xiàng)式交織器設(shè)計(jì).pdf

1、用于信道編碼傳輸?shù)腡urbo碼自1993年發(fā)明后，因?yàn)榫哂薪咏黃hannon極限的優(yōu)異糾錯(cuò)性能，很快就被應(yīng)用于各類實(shí)際通信系統(tǒng)中。在過(guò)去的17年里，許多學(xué)者發(fā)表了有關(guān)Turbo碼理論和應(yīng)用的大量研究成果，內(nèi)容涵蓋簡(jiǎn)化譯碼算法、譯碼算法收斂性分析、優(yōu)秀分量碼設(shè)計(jì)、最小碼距分析與估計(jì)、交織器設(shè)計(jì)以及譯碼算法的并行實(shí)現(xiàn)等?；谝延醒芯砍晒静┦繉W(xué)位論文專注于Turbo碼的高效率非對(duì)數(shù)域最大后驗(yàn)概率譯碼、對(duì)數(shù)域Log-MAP譯碼算法的數(shù)值規(guī)范

2、化方法、無(wú)數(shù)據(jù)輔助的SNR估計(jì)以及置換多項(xiàng)式交織器的研究。
　　 本文首先給出了Turbo碼的編碼與譯碼原理、相關(guān)研究工作現(xiàn)狀分析及文獻(xiàn)綜述、本文研究工作思路、論文主要貢獻(xiàn)以及論文組織結(jié)構(gòu)。接著，由經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)MAP譯碼算法推導(dǎo)得到了一種改進(jìn)型MAP譯碼算法。該算法不引入對(duì)數(shù)域就能避免迭代過(guò)程中的對(duì)數(shù)和指數(shù)函數(shù)運(yùn)算，從而達(dá)到較高的譯碼效率，其效率與Max-Log-MAP譯碼算法的效率相似。該改進(jìn)型MAP譯碼算法就糾錯(cuò)性能而言是最優(yōu)

3、的，而次最優(yōu)的Max-Log-MAP算法則要付出糾錯(cuò)性能的代價(jià)。隨后提出了一種使用了兩種數(shù)值規(guī)范化方法并且采用純整數(shù)運(yùn)算的線性近似Log-MAP算法。這兩種數(shù)值規(guī)范化方法分別被稱為“加法”和“乘法”規(guī)范化。理論證明表明，這兩種數(shù)值規(guī)范化方法均不會(huì)對(duì)譯碼性能產(chǎn)生影響。其中，加法規(guī)范化能夠解決定點(diǎn)數(shù)的溢出問(wèn)題，而乘法規(guī)范化可應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)基于純整數(shù)運(yùn)算的Turbo譯碼或者證明Max-Log-MAP算法不需要任何SNR估計(jì)。為了確定適當(dāng)?shù)某朔ㄒ?guī)范

4、化系數(shù)，作者給出了概率分析法和等效查表長(zhǎng)度兩種設(shè)計(jì)方法。最后還給出了純整數(shù)實(shí)現(xiàn)的3GPP標(biāo)準(zhǔn)Turbo碼譯碼的誤幀率(FER)仿真結(jié)果，顯示9-bit寬的整數(shù)就能保證與性能最優(yōu)的改進(jìn)型MAP算法基本相當(dāng)?shù)募m錯(cuò)性能。
　　 本文基于對(duì)接收到的Turbo碼碼塊BPSK信號(hào)進(jìn)行矩估計(jì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)SNR估計(jì)的思想，對(duì)非相關(guān)的Rayleigh衰落信道條件下的三種無(wú)數(shù)據(jù)輔助的SNR估計(jì)器進(jìn)行了比較。這三種SNR估計(jì)器都采用矩估計(jì)法并運(yùn)用曲線擬合

5、方法來(lái)計(jì)算SNR。研究發(fā)現(xiàn)，曲線擬合偏差能夠較好地補(bǔ)償較短Turbo碼碼塊的SNR估計(jì)誤差。Turbo譯碼仿真結(jié)果表明，兩種建議的SNR估計(jì)器能夠得到比文獻(xiàn)已有結(jié)果更小的SNR估計(jì)誤差并取得更好的誤比特率(BER)性能，尤其是對(duì)長(zhǎng)度較短的碼塊。這三個(gè)SNR估計(jì)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是都不需要已知SNR和Rayleigh衰落參數(shù)的任何信息。自2005年以來(lái)，整數(shù)環(huán)上的二次置換多項(xiàng)式(QPP)被建議用于設(shè)計(jì)Turbo碼交織器。QPP交織器不需要在T

6、urbo譯碼器中存儲(chǔ)交織表并且具有遠(yuǎn)優(yōu)于均勻分布隨機(jī)型交織器的性能。此外，所有QPP交織器還具有最大爭(zhēng)用自由特性，能夠避免并行Turbo譯碼時(shí)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)沖突。本文給出了置換多項(xiàng)式(PP)交織器的一些新成果，包括：構(gòu)造整數(shù)環(huán)上m次(m≥1)PP的一個(gè)簡(jiǎn)單方法、二次零多項(xiàng)式(QNP)充要條件的證明、QPP交織器排除了等價(jià)性的計(jì)數(shù)等。本文還對(duì)搜索性能優(yōu)秀的高次置換多項(xiàng)式交織器進(jìn)行了初步嘗試，對(duì)幀長(zhǎng)N=2048、碼率Rc=1/3的8狀態(tài)Tur