陈静[1]2008年在《Turbo码性能分析及译码算法研究》文中指出Turbo码是一类性能优异的信道编码。它将卷积码和随机交织器相结合,使Turbo码近似随机长码,并采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码,获得了接近Shannon理论极限的性能。尤其是Turbo码在低信噪比下的优异性能使其在许多通信系统中都有非常大的应用潜力。在3G和4G移动通信系统中,Turbo码己经成为其信道编码的标准,这极大的促进了Turbo码的研究与应用。本文在简述Turbo码的编译码原理、对其性能进行分析的基础上,着重研究了Turbo码的译码算法和迭代停止准则。首先,通过仿真研究了分量码、交织长度、迭代次数、编码速率等设计参数对Turbo码误比特率性能的影响,为设计Turbo码提供了参数选择的原则和方法;其次,对MAP和SOVA两类译码算法进行研究,分析比较了不同译码算法的性能和复杂度,并针对传统SOVA性能较差、所需存储空间较大、译码延迟较长等不足,提出了一种SW-MISOVA改进算法。该算法通过引入修正函数对过大的SOVA软输出值进行矫正,使SOVA的性能得到提高,同时运用滑动窗口的思想,降低了存储器数量和译码延迟;最后,分析比较了几种常用的迭代停止准则,并依据交叉熵准则和SOVA算法的原理,给出了一种基于可靠性值的停止准则。经仿真验证,该准则在译码性能几乎没有下降的同时,有效的减少了平均迭代次数,降低了时延。此外,它还进一步降低了计算复杂度和数据存储量,更易于硬件实现。
宋亚梅[2]2006年在《OFDM关键技术研究以及DSP实现》文中认为正交频分复用(OFDM)技术以其频谱利用率高、抗多径和脉冲噪声、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力、根据信道条件对子载波进行灵活调制及功率分配的能力,在数字音频广播、数字电视以及无线局域网等无线高速数据传输系统中广泛应用。因此,对OFDM系统关键技术的研究具有很高的理论价值与实用价值。本文在分析OFDM技术基本理论的基础上,对OFDM系统的高峰平比问题和Turbo码的编译码问题进行了系统和深入的研究,对提出的解决方案进行了数值仿真分析比较,给出了适合实际系统的解决方案,并在以AD-TS101DSP为核心的硬件平台上实现了Turbo码的编译码器。主要内容包括:针对降低OFDM信号的高峰平比(PAPR)问题,本文研究了限幅类和概率类两种方法,重点研究了其中的削波法(CR)和压缩扩展变换法(MCT)以及脉冲整形法(PS)这叁种方法。对于脉冲整形法,本文针对其原有的采用成形矩阵的实现方法计算复杂度高、不易实现等缺点,推导了时域基带信号公式,提出了采用DFT/IDFT来实现脉冲整形方法。同时文章仿真分析了时偏对脉冲整形OFDM(PS-OFDM)系统的性能影响,指出时偏对PS-OFDM系统影响不大,原有的OFDM系统的信道估计方法仍然适用于PS-OFDM系统。文章进一步仿真比较了CR/MCT/PS这叁种方法在OFDM系统中的误码率性能,给出了适合实际OFDM系统的降低峰平比的方法。对于OFDM系统中Turbo码的编译码问题,文章研究了Turbo码的编码器、交织器以及迭代译码算法(MAP/LOG-MAP/MAX-Log-MAP/SOVA)。文章仿真比较了分组交织/随机交织/S伪随机交织这几种交织器对Turbo-OFDM系统中的性能影响,指出S伪随机交织器具有更好的性能。同时文章仿真分析了几种迭代译码算法对Turbo-OFDM系统的性能影响,综合考虑性能、译码复杂度和实现复杂度等方面,给出了较适合工程应用的迭代译码算法。文章进一步对Turbo-OFDM判决反馈系统的误码率性能进行了仿真比较,结果表明:判决反馈提高了误码率性能,信道估计以及迭代译码和信道参数的联合估计方法将会是未来研究的一个非常重要的课题。根据性能要求和实现复杂性两者综合考虑,最后以AD公司的DSP芯片ADSP-TS 101 S为开发环境实现了OFDM通信系统,其中的纠错编码采用了SOVA算法的Turbo码译码器。试验结果表明,设计实现的Turbo译码器工作稳定,具有良好的性能。
陈奕[3]2008年在《Turbo码编译码器的研究及其FPGA实现》文中指出本文以Turbo码编译码器的FPGA实现为目标,对Turbo码编译码原理和迭代译码算法的硬件语言实现进行了深入研究。本文首先在理论上对Turbo码的编译码原理进行了深入研究,分别介绍了PCCC、SCCC和HCCC叁种Turbo码编码结构,然后对Turbo编码器中的几个关键问题进行了讨论。接着介绍了Turbo译码器的结构、Turbo码迭代译码思想以及两类译码算法:MAP类算法和SOVA算法,并对两种算法作了分析比较。在对Turbo码编译码原理和迭代译码算法深入理解的基础上,并综合考虑性能和复杂度,本文采用了PCCC的编码结构和SOVA译码算法来实现Turbo编译码器。在软件设计方面,本文用VHDL语言分别实现了Turbo编码器、基于SOVA算法的Turbo译码器以及数字化的高斯加性白噪声信道。在硬件设计方面,在综合考虑系统性能、成本和升级空间等因素的基础上,本文选择了Altera公司的CycloneⅡ器件来设计Turbo码编译码器的硬件平台,完成了FPGA核心模块及各个外设模块的硬件电路设计,最后绘制出了整个Turbo编译码器硬件平台的印制电路板图。
顾丽旺[4]2007年在《Turbo乘积码的译码算法及FPGA实现》文中研究指明在信道编码的发展进程中,编码研究人员一直致力于追寻性能尽可能的接近Shannon极限,且译码复杂度较低的信道编码方案。1993年Berrou等提出了Turbo码,这种码在接近香农极限的低信噪比下仍能够获得较低的误码率,它的出现在编码界引起了广泛的关注,并成为编码研究领域最新的发展方向之一。但Turbo码也有其缺点,由于交织器的存在,致使译码复杂度高,译码时延长且因为低码重码字,存在错误平台现象。在Turbo码的基础上,1994年,Pyndiah等提出了Turbo乘积码,Turbo乘积码继承了Turbo码的优点,又因为Turbo乘积码的构造采用了线性分组码,所以译码方法比Turbo码简单。Turbo乘积码近年来开始被广泛到应用到各种通信场合,大有取代传统的卷积码之势。本文首先围绕Turbo乘积码的编译码原理,阐述了涉及到的基础知识;又据Turbo乘积码目前的应用状况,回顾了Turbo码的发展历史;其次,根据Turbo乘积码的构造原理,探讨了构造的方法,交织类型,予码的选择及子码的性能;再次,研究了Turbo乘积码的概率译码,基于外信息的迭代算法,研究了Chase的译码算法;最后通过软件仿真实现了该迭代译码算法,得到的结果达到了通信接收的要求。本文还初步的阐述了Turbo乘积码硬件实现系统的设计方案。据实际工作中碰到的非标准信号,给出了整体模块设计图,及相应模块的功能和模块间连接的各种参数。并实现了模态下的同步搜索和去除相位模糊功能。最后根据研究中碰到的各种问题,提出了下一步工作建议和研究方向。
朱益[5]2008年在《双二进制Turbo码的研究》文中研究指明Turbo码自提出之日起就因其优异的性能成为信息论与编码界工作者热切关注的焦点。双二进制Turbo码与传统二进制Turbo码相比具有编码效率高,译码时延小,纠错性能强,性能受码率删余影响小等优点,目前双二进制Turbo码已经广泛应用于很多无线通信的标准中。本文主要研究双二进制Turbo码的编译码算法。首先介绍了802.16e标准定义的双二进制Turbo码的编译码结构,通过计算机仿真对各种译码算法的计算复杂度和性能进行了分析。从双二进制Turbo码与传统二进制Turbo码的不同点切入,仿真研究了循环状态获得方式,交织器类型和滑动窗算法的应用等叁个方面。然后本文深入研究了双二进制Turbo码的提前判决停止准则,对现有的停止准则进行了仿真分析,比较其译码性能,停止效果和复杂度。并且提出了一种新的符号停止准则,能在增加额外资源很少并且保证译码性能的情况下,有效地停止迭代,降低译码能耗。最后针对目前只有专用Turbo码译码器的现状,提出了一种通用Turbo码译码器的构架,实现双二进制Turbo码与传统二进制Turbo码的有效结合,能够对各种不同规范、不同码率、不同帧长情况下的Turbo码进行相应地译码。
简宏华[6]2008年在《Turbo码理论与技术的研究》文中研究表明Turbo码作为一种性能优异的信道编码方案,从提出到现在已经有20多年历史了。人们对它的理论研究已经深入到方方面面;在各个领域的通信系统里Turbo码得到了广泛的应用,取得了非常好的效果。目前Turbo码已经成为第叁代移动通信系统的关键技术之一。本文主要研究Turbo码的基础理论—编译码结构与算法、性能界及其关键技术—交织器技术。在编译码结构与算法这部分的研究中,描述了Turbo码经典的编码器、译码器结构,阐述了Turbo码编译码的基本思想。随后对Turbo码常用的几种译码算法进行了研究,特别详细地给出了MAP算法(最大后验概率译码算法)、Log-MAP算法(对数域的最大后验概率译码算法)、Max-Log-MAP算法的推导过程。比较了这叁种MAP类算法及SOVA(软软输出维特比译码算法)原理与性能的相同点与不同点,并通过MATLAB仿真进行了验证。指出了MAP类算法具有大译码延时的缺点,分析了常用的能减小译码延时的SW-MAP算法;最后提出了SW-MAP算法的改进方案。算法改进后能有效降低译码延时,提高译码性能。在Turbo码的性能特性这部分的研究中,给出了衡量Turbo码性能的性能界,渐进性能界等基本概念,总结了影响Turbo码性能的多种因素。为Turbo码交织器技术的研究做了理论准备。在Turbo码的交织器技术研究中,阐述了交织器的基本概念,分析了交织器在Turbo码中的重要地位。给出了常用的交织器,重点研究了随机交织器。给出了交织器设计与改进的多种原则,并提出了交织器改进的思路。对几种交织器做了仿真,并做出了结论。
葛建强[7]2006年在《Turbo码编译码以及其FPGA实现的研究》文中研究说明本文以Turbo码译码器的FPGA实现为目标,对Turbo码的迭代译码算法及用硬件语言实现其译码算法进行了深入研究。本文首先在理论上对Turbo码的编译码原理进行了深入的研究,并用C语言对其MAP译码算法进行了验证仿真,接着就Turbo码MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和测试。随后本文就一些对MAP译码性能起着重要影响的参数也用C程序做了仿真对比。最后,考虑到硬件实现的简化,MAX-Log-MAP算法成为了本文的硬件实现方案。本文采用了模块化设计,在对各个模块进行设计的基础上提出了一些改进的方案,对Turbo码编码器设计中的同步问题进行了改进,对分块并行Turbo码译码算法的硬件实现进行了研究。在设计中综合运用了“自顶向下”和“自下而上”的设计方去,通过功能模块分割,合理设置系统参数,并通过模块之间的参数传递,使Turbo码编译码器具有较好的灵活性。
彭玉吉[8]2006年在《Turbo码编译码技术的研究及DSP实现》文中提出在数字通信系统中，由于信道中不可避免地会引起噪声和干扰，所以要实现可靠通信就必须考虑到信道编码的问题。自Shannon在1948年发表了论文《通信的数学理论》以来，信道编码的发展取得了很大的成就。Turbo码于1993年被提出。由于其接近Shannon极限的译码性能，Turbo码很快成为信道编码领域的研究热点，许多研究人员围绕Turbo码做了大量的工作。随着理论基础的日益完善，Turbo码开始进入实际应用领域。但由于其译码算法复杂度高，延时大，存储量大，因此设计简单有效的译码算法使译码器性能优异，且易于工程实现，是Turbo码研究工作中的重点之一。本文针对上述问题，以Turbo码译码器的DSP实现为目标，对Turbo码的迭代译码算法及其实现中的技术问题进行了深入研究。在此基础上，本文简化了译码算法，减少了计算的复杂度与存储量，以适合DSP实现。主要内容包括：首先，研究了Turbo码编码器结构、译码器结构与译码迭代流程，分析了常用的交织器，尤其是第叁代移动通信系统所采用的交织器。其次，讨论了MAP算法和MAX-Log-MAP算法原理、推导过程、计算步骤。在深入分析MAX-Log-MAP算法基础上，对该算法中转移度量、后向度量的计算进行了简化，并且对译码算法的迭代流程进行分析，给出了无需估计信噪比参数的详细推导过程。仿真分析了迭代次数对Turbo码性能的影响。最后，研究了用定点DSP芯片实现Turbo码译码器时的相关问题。讨论了译码过程中接收数据的量化问题、迭代累加中前后向度量溢出问题与变量存储问题。给了新的防溢出处理方法：在进行前后向度量的递推运算时只存储度量的相对值，使得度量值范围大大压缩，有效地防止运算过程中的溢出。提出在迭代过程中，采用并行运算，即先进行后向度量的计算，然后将对数似然比的和前向度量的计算同步进行，这样节约对前向度量的存储空间，同时还减小了译码延时。结合本文中给出的译码过程中相关问题的处理，在DSP上实现了Turbo码译码器，并在TMS320C6201EVM板上测试该译码器。与MATLAB浮点仿真相比较，DSP实现的Turbo码译码器性能与浮点译码的性能接近。
陶李[9]2017年在《Turbo编译码方案研究与实现》文中研究表明Turbo信道编译码技术从1993年被发现之后,以其卓越的纠错性能,引起了业界的广泛关注,并在诸多的通信系统中得到了应用。本文研究如何将Turbo码与等重编码结合来实现亮度可调可见光通信(D-VLC)系统中的亮度调节问题、Turbo码的并行交织器实现方案以及并行译码方案,并详细介绍了并行译码算法的FPGA设计与实现。论文主要工作如下,一、提出了一种将Turbo码与等重编码结合的方式调节D-VLC系统亮度的方案。在RM码、Turbo码调节D-VLC系统亮度的基础上,提出了一种将Turbo码与等重编码结合的方式调节D-VLC系统亮度的方案。该方案是将Turbo码打孔之后的码流进行等重编码,然后根据亮度级别调节等重编码的码重,从而达到调节系统亮度的目的。此外,该方案不需要利用填充符号来调节亮度,提高了系统传输效率。仿真结果表明,本文提出的系统亮度调节方案虽然在译码复杂度上有所增加,却降低了误比特率,增大了亮度可调范围。二、提出了两种可用于Turbo编码器的新并行交织器。第一种交织器是用时空置换交织(TSP)思想,加上编码匹配交织与S随机交织的约束条件所形成;该交织器加大了 Turbo码的自由距离,提升了译码性能;仿真结果表明该交织器在某些编码长度上能获得比QPP交织器更好的译码性能。第二种并行交织器则是利用TSP思想,加上互素(RP)准则所形成;该交织器在时间置换(行内置换)中使用RP准则,在空间置换(行间置换)中使用随机参数的RP准则,生成方法简单、硬件实现存储量少;仿真结果表明该交织器经过简单筛选后译码性能可以超过QPP交织器。叁、基于全并行Turbo译码架构提出了一种改进的并行译码架构——窗并行译码架构。该译码架构结合了传统的滑窗分段译码和全并行译码方式,在译码时,一个译码单元处理一个固定长度码字,并且相邻译码单元之间互相提供信息;仿真结果表明该架构要比全并行译码架构的误比特率性能提升0.2dB。此外,还提出了 Turbo译码中Log-MAP算法模块的改进方案,该方案考虑了数据的动态范围,减小了计算误差,仿真结果表明该方案提升了译码性能。四、介绍了基于窗并行译码架构的FPGA实现,内容包括:并行编码器的实现,编码中并行交织器设计,译码中FPGA中位宽的选取以及各中间计算单元模块、并行QPP交织器模块和最终译码模块的实现。
王海燕[10]2006年在《基于Turbo码的OFDM系统信道编码技术研究》文中进行了进一步梳理Turbo码因其优越性能而被应用于OFDM系统中。Turbo码的译码算法及交织器的优化设计是提高Turbo码纠错性能的重要方法。通过分析BPSK,QPSK,16QAM调制下OFDM系统的抗噪及抗多径性能,发现在OFDM系统中,格雷码映射方式QPSK调制具有最佳的带宽效率在Turbo码译码算法中,log-MAP算法具有最好的实用性,增加log-MAP译码算法的迭代次数、码率和交织器的长度均可以提高编码增益,但会给通信的实时性和译码复杂度带来负面影响。通过上述不同参数的Turbo码在OFDM系统中低信噪比区域的性能分析,综合考虑性能、复杂度和实时性叁方面的性能,对Turbo码译码算法进行了优化设计;根据Turbo码交织器的相关性设计原则,针对螺旋交织器去相关性较差的缺点,改进了交织算法。仿真结果表明:改进后的螺旋交织器在去相关性提高的同时,使Turbo码在误比特率为10-4时获得了0.9dB的编码增益。将上述优化的Turbo-COFDM系统仿真方案,应用于静态图像的传输,达到了预期的效果。
参考文献：
[1]. Turbo码性能分析及译码算法研究[D]. 陈静. 西安科技大学. 2008
[2]. OFDM关键技术研究以及DSP实现[D]. 宋亚梅. 南京航空航天大学. 2006
[3]. Turbo码编译码器的研究及其FPGA实现[D]. 陈奕. 北京化工大学. 2008
[4]. Turbo乘积码的译码算法及FPGA实现[D]. 顾丽旺. 山东大学. 2007
[5]. 双二进制Turbo码的研究[D]. 朱益. 浙江大学. 2008
[6]. Turbo码理论与技术的研究[D]. 简宏华. 西安建筑科技大学. 2008
[7]. Turbo码编译码以及其FPGA实现的研究[D]. 葛建强. 南京航空航天大学. 2006
[8]. Turbo码编译码技术的研究及DSP实现[D]. 彭玉吉. 电子科技大学. 2006
[9]. Turbo编译码方案研究与实现[D]. 陶李. 东南大学. 2017
[10]. 基于Turbo码的OFDM系统信道编码技术研究[D]. 王海燕. 中国石油大学. 2006
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