Turbo碼輔助同步技術(shù)研究.pdf

1、Turbo迭代譯碼方式能夠獲得比傳統(tǒng)信道編碼更大的編碼增益，使得通信系統(tǒng)能夠在更低的信噪比條件下可靠地工作。但是，這種高增益的編碼方式以及極低的信噪比環(huán)境對接收機的同步提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的同步技術(shù)已經(jīng)達不到Turbo編碼系統(tǒng)對于同步性能的要求。針對低信噪比條件下接收機同步困難的問題，研究了Turbo碼輔助同步技術(shù)，主要包括Turbo碼輔助幀同步、Turbo碼輔助符號定時同步和Turbo碼輔助載波相位同步三個方面。
　　研究了T

2、urbo碼的基礎知識，重點研究了Turbo碼的外信息。為了更好地展開對Turbo碼輔助同步技術(shù)的研究，對Turbo編譯碼機制進行了詳細的歸納和深入的研究。詳細闡述了Turbo碼外信息的概念和意義，仿真分析了外信息的分布特性及其隨各種參數(shù)的變化規(guī)律。在外信息等效信噪比概念基礎上，創(chuàng)新性地定義了等效信噪比絕對變化幅度和相對變化幅度兩個特征變量，用以分別度量每步迭代對譯碼收斂的貢獻和迭代譯碼的收斂程度，并指出外信息等效信噪比相對變化幅度可以做

3、為一種新的Turbo迭代終止準則。為了進一步研究 Turbo迭代譯碼的具體過程，采用等效信噪比演變圖對Turbo譯碼流程進行跟蹤和分析。以CCSDS標準 Turbo碼為例，仿真分析了深空通信中Turbo碼誤碼性能。
　　首先提出了一種基于Turbo碼外信息度量幀同步算法。定義外信息平均絕對值為外信息度量，數(shù)值仿真并且詳細分析了幀同步和幀失步兩種狀態(tài)下Turbo碼1步迭代外信息度量的分布特性的差異。利用這種差異，提出了基于外信息度量

4、的ML幀同步檢測算法。從理論上推導出該幀同步算法的幀同步檢測差錯率與外信息分布的關系式，為研究各種參數(shù)對幀同步檢測差錯率影響提供了理論依據(jù)，并對之進行仿真驗證。
　　其次提出一種基于兩種信息融合的幀同步方案。為了進一步降低幀同步檢測差錯率，并減少幀同步捕獲時間，提出一種基于相關信息與外信息度量加權(quán)合并判決的幀同步算法，稱為基于信息融合幀同步方案。對該同步方案的幀同步差錯率進行了仿真分析，證明該方案具有比基于附加同步碼字相關方法及基

5、于列表方法更好的同步性能。
　　然后提出一種基于外信息度量的符號定時同步算法及其迭代終止準則。仿真分析了符號定時誤差與Turbo碼外信息度量的關系，得出外信息度量與定時誤差呈近似分段的變化關系的結(jié)論，即定時誤差分為單調(diào)下降和近似平緩兩部分。利用外信息度量同定時誤差近似分段的變化關系，提出一種基于外信息度量加權(quán)迭代的定時同步算法。該算法包括粗同步和細同步兩個基本步驟：粗同步是指對定時誤差進行特性分類并大致確定定時誤差范圍的過程，細同

6、步是在粗同步基礎上使用基于隨機梯度算法進行誤差估計和插值更新的過程。因為本文的算法對各種范圍的定時誤差進行了分類處理，所以是一種魯棒性很強的定時恢復算法，定時誤差在整個符號周期范圍內(nèi)都具有很好收斂性能，在很大程度上克服了一般算法的定時相位模糊的現(xiàn)象。為了減少系統(tǒng)運算負載，提出了一種適合于定時估計算法的迭代停止準則，并給出其終止門限的估計方法。仿真證明，只要選擇適當?shù)牡介L因子，基于外信息加權(quán)迭代的符號定時恢復算法在低信噪比條件下能夠準

7、確地進行符號同步，具有良好的收斂特性和誤碼特性。
　　最后提出一種基于改進Costas環(huán)Turbo碼輔助載波相位估計算法。仿真分析了載波相位誤差對Turbo編碼系統(tǒng)誤碼性能的影響。為了對時變相位參數(shù)進行估計，提出一種基于改進Costas環(huán)Turbo碼輔助載波相位估計算法。該算法將Turbo碼輸出軟信息引入Costas環(huán)誤差信號之中，其主要思想是將Turbo碼迭代譯碼器輸出的軟信息用于科斯塔斯環(huán)的誤差信號更新迭代，而不是直接用于相位