本科學(xué)生畢業(yè)論文Turbo碼編碼算法的研究系部名稱:專業(yè)班級:學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:職稱:黑龍江工程學(xué)院二〇一〇年六月TheGraduationThesisforBachelor'sDegreeTheResearchofTurboEncodingAlgorithmCandidate:TianXinguangSpecialty:ElectronicandInformationEngineeringClass:06-4Supervisor:LecturerWangYueyuanHeilongjiangInstituteofTechnology2010-06Harbin·綱要1993年,法國的C.Berrou等人提出了一種新的糾錯編碼—Turbo碼,當(dāng)交錯長度足夠長時,其性能湊近Shannon信道編碼極限值,所以Turbo碼的出現(xiàn),被看作是信道編碼理論發(fā)展史的一個里程碑,它令人們設(shè)計(jì)信道編碼的方法從增加碼的最小漢明距離轉(zhuǎn)向減少低重量碼字的個數(shù)(錯誤系數(shù)。本文第一介紹了信道編碼理論與技術(shù)的發(fā)展及Turbo碼的研究現(xiàn)狀。其次介紹了Turbo碼編譯碼原理,重點(diǎn)研究了Turbo碼的編碼器構(gòu)造,系統(tǒng)研究了交錯器的原理。最后基于Matlab仿真平臺,對交錯長度、碼率、交錯種類等影響Turbo碼糾錯性能的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,依照仿真結(jié)果解析能夠得出以下結(jié)論:交錯長度越長,其糾錯性能越好;碼率越小,其糾錯性能越好。總之,關(guān)于Turbo碼的選擇,應(yīng)該依照業(yè)務(wù)的要求,在兼顧傳輸效率和傳輸質(zhì)量的前提下,恰當(dāng)選擇其交錯種類、交錯長度和碼率等設(shè)計(jì)參數(shù)。重點(diǎn)詞:Turbo碼;交錯器;算法;設(shè)計(jì)參數(shù);誤碼率ABSTRACTIn1993,anewclassoferror-correctingcodenamedTurbocodeswasproposedbyC.BerrouinFrance,whoseperformancesareclosetotheShannonlimitwhenthedatablocklengthislongenough.Soturbocodeisregardedasthemilestoneinchannelencodingtheoryhistory,whichmakesuscoverttodecreasethenumbersoflightweightcode(errorcoefficientfromincreasingtheminimumHanmingweigh.ThispaperintroducesthetheoryandtechnologyofchannelcodingofdevelopmentandresearchstatusofTurboyards.SecondlyintroducesTurbodecodingcompiledcode,focusontheprincipleofTurbocodeisstudied,thesystemstructureofencoderintertwinedwiththeprinciple.Finally,basedonMatlabsimulationplatform,thedesignparametersofTurbodecodingcodeperformancesimulation,includingdesignparametersincludingintertwinedtype,interweavelength,bitrate.Accordingtothesimulationresultanalysisconcludesthatinterweaveslength,thelongerthebettertheperformanceofcorrection,Thesmallerthecoderate,thebettertheperformanceoferror.Anyhow,Turbodecoding,thecodeforbusinessrequirements,shouldbebasedonthetransmissionefficiencyandtransmissioninboththequality,underthepremiseofappropriatechoiceitsinterweave,mixedtypecode-ratelengthandthedesignparameter.Keywords:TurboCode;Interleaver;Algorithm;DesignParameter;BitErrorRate目錄摘要..........................................................................................................................................ⅠAbstract...................................................................................................................................Ⅱ第1章緒論11信.1道編碼的發(fā)展信道編碼的發(fā)展階段11.1.信2道編碼的分類Shannon理論與數(shù)字通信系統(tǒng)21.3Turbo碼的研究現(xiàn)狀....................................................................................................41.3.1Turbo碼的提出41.3.2Turbo碼的研究背景本文的主要工作及內(nèi)容安排第72章Turbo碼的基礎(chǔ)知識編碼器構(gòu)造82.1.1編碼器的構(gòu)造82.1.2交錯器的應(yīng)用102.1.3刪余器作用及其選擇Turbo碼譯碼的原理122.2.1Turbo碼譯碼的基根源理122.2.2Turbo碼譯碼器構(gòu)造Turbo碼的譯碼算法142.4章節(jié)小結(jié).....................................................................................................................15第3章Turbo碼交錯器的設(shè)計(jì).......................................................................................163.交1織器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.....................................................................................................163交.2織類型塊.1交錯器183.2.2平均交錯器......................................................................................................183.2.3隨機(jī)交錯器與S交錯器..................................................................................193.3本章小結(jié).....................................................................................................................20第4章仿真結(jié)果與解析..................................................................................................22交錯長度對Turbo碼性能的影響.............................................................................22碼率對Turbo碼性能的影響.....................................................................................24交錯種類對Turbo碼性能的影響.............................................................................264.4章節(jié)小結(jié).....................................................................................................................27結(jié)論..........................................................................................................................................參照文獻(xiàn)................................................................................................................................29致謝..........................................................................................................................................31附錄..........................................................................................................................................32第1章緒論1.1信道編碼的發(fā)展E.C.Shannon以前指出:“通信的基本問題就是要在某一正直確地或近似地再現(xiàn)從另一端選擇出來的信息”。他還在“通信的數(shù)學(xué)理論”[1]一文中指出:在有噪聲、攪亂的信道中,只要當(dāng)信息傳輸?shù)乃俾蔙不高出某一上界C(即信道容量時,必然存在某種信道編碼方法,使信息能夠可靠傳輸;否則,當(dāng)CR時,信息可靠傳輸是不能能的。這就是出名的信道編碼理論。但是,Shannon提出的信道編碼定理只證了然保證信息可靠傳輸?shù)男诺谰幋a方法的存在性,并沒有告訴人們?nèi)绾螛?gòu)造與實(shí)現(xiàn)信道編碼。所以,從20世紀(jì)50年代起,人們便從搜尋合適的編碼方法開始,著手進(jìn)行信道編碼理論的研究與應(yīng)用開發(fā)。信道編碼己成為現(xiàn)代通信學(xué)科中最重要的分支之一,各種卓有收效的編碼、譯碼方法已寬泛應(yīng)用到各種實(shí)質(zhì)通信系統(tǒng)中,使信道編、譯碼器成為現(xiàn)代通信設(shè)備中不能缺少的重要部件。1.1.1信道編碼的發(fā)展階段信道編碼的發(fā)展歷史大體能夠分為以下幾個階段:第一階段(1949—60年代初:主要研究各種有效的編、譯碼方法,確定了線性分組碼的理論基礎(chǔ),提出了糾正多個隨機(jī)錯誤的BCH碼的編、譯碼方法及卷積碼的序列譯碼。這是信道編碼從無到有獲取迅速發(fā)展的階段。第二階段(60年代—70年代初:這是糾錯碼發(fā)展過程中最為活躍的時期。不但提出了好多有效的編、譯碼方法,如門限譯碼、迭代譯碼、軟判決譯碼和卷積碼的維特比(Viterbi譯碼等,而且開始著手解決糾錯碼的合用化問題,談?wù)摿伺c合用有關(guān)的各種問題,如碼的重量分布、譯碼錯誤概率和不能見錯誤概率的計(jì)算、信道的模型化等。在此時期,代數(shù)方法,特別是以有限域理論為基礎(chǔ)的線性分組碼理論己經(jīng)成熟。第三階段(70年代—80年代:這是糾錯碼歷史中極其重要的時期。在理論上以戈帕(Goppa為首的一批學(xué)者,構(gòu)造了一類Goppa碼。戈帕等是從會集的見解出發(fā),談?wù)摗⒔馕黾m錯碼,利用代數(shù)曲線構(gòu)造了一類代數(shù)幾何碼,其中一類子碼能達(dá)到Shannon在信道編碼定理中提出的香農(nóng)碼所能達(dá)到的性能,這在信道編碼歷史上擁有劃時代的意義。大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,為信道編碼打下了牢固的物質(zhì)基礎(chǔ),使信道編碼在合用中獲取了巨大的成功。第四階段(80年代—此刻:1993年,C.Berrou等學(xué)者提出了Turbo碼的編譯碼新見解,使多年來人們追求能逼近Shannon極限的糾錯碼的努力向前邁進(jìn)了一大步,為香農(nóng)隨機(jī)碼理論的應(yīng)用研究確定了基礎(chǔ),成為信道編碼研究領(lǐng)域的一個新熱點(diǎn)。1.1.2信道編碼的分類當(dāng)前,信道編碼已經(jīng)成為十分活躍的學(xué)科,在信息、通信和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中廣為應(yīng)用。除了依照糾錯能力分為檢錯碼和糾錯碼外,還可以夠從不同樣角度對信道編碼進(jìn)行分類:1、依照校驗(yàn)碼元與信息碼元之間的關(guān)系,能夠分為線性碼和非線性碼。若校驗(yàn)碼元與信息碼元之間呈線性關(guān)系,即校驗(yàn)規(guī)則能夠用線性方(LinearCode;若二者之間不存在線性關(guān)系,則叫做非線性碼(NonlinearCode。2、依照對信源輸出的信號序列辦理方式的不同樣,能夠分為分組碼和卷積碼。對信源輸出的序列進(jìn)行分組,每組有k個信息碼元,而且設(shè)置r個校驗(yàn)碼元,形成長度為rkn+=的碼字(組,該碼字的校驗(yàn)碼元僅與本碼字的k個信息碼元有關(guān),與其他碼字沒關(guān),這樣按組分別辦理的編碼就是分組碼(BlockCode。若碼長為n,校驗(yàn)碼元為r位,這:位校驗(yàn)碼元不但與本碼字的k個信息碼元有關(guān),還與前面m組的信息碼元有關(guān),則稱之為卷積碼(ConvolutionCode或連環(huán)碼(RecurrentCode。3、依照碼字的循環(huán)構(gòu)造,能夠分為循環(huán)碼和非循環(huán)碼。在循環(huán)碼中,任一碼字循環(huán)移位獲取的仍是其中的一個碼字。而在非循環(huán)碼中,一個碼字循環(huán)移位后獲取的不用然是該碼的碼字。4、依照糾正錯誤的種類,能夠分為糾正隨機(jī)(獨(dú)立錯誤的碼、糾正突發(fā)錯誤的碼和糾正同步錯誤的碼,以及既能糾正隨機(jī)錯誤又能糾正突發(fā)錯誤的碼。5、依照每個碼元的取值,能夠分為二進(jìn)制碼和q進(jìn)制碼為(mpq=,p素?cái)?shù),m為正整數(shù)。6、依照對每個信息碼元的保護(hù)能力可否相等,能夠分為等保護(hù)糾錯碼和非等保護(hù)糾錯碼。7、依照研究碼的數(shù)學(xué)方法分類,有代數(shù)碼、幾何碼、算數(shù)碼等。8、依照信息碼元在編碼后可否保持不變,可劃分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。在信道編碼中,平時信息碼元和校驗(yàn)碼元在碼組中有確定的地址,一般是信息碼元集中在碼組前k位,而校驗(yàn)碼元集中在后(knr-=位。在系統(tǒng)碼中,編碼后的信息碼元保持原樣不變,而非系統(tǒng)碼中信息碼元則改變了原有的信號形式。1.2Shannon理論與數(shù)字通信系統(tǒng)通信的目的是要把對方不知道的信息實(shí)時可靠地傳達(dá)給對方,所以,要求一個通信系統(tǒng)傳輸信息必定可靠和迅速。而實(shí)現(xiàn)可靠性通信,主要有兩種路子:一種是增加發(fā)送信號的功率,提高接收端的信號噪聲比;另一種是采用編碼的方法對信道差錯進(jìn)行控制。第一種方法常常受條件限制,不是所有情況都能合用;后一種方法規(guī)是建立在Shannon理論基礎(chǔ)上的。Shannon證明:若是數(shù)據(jù)源的速率低于信道容量之值時,則可采用合適的編碼與譯碼方法,以任意小的差錯概率在噪聲信道進(jìn)步行通信。在數(shù)字通信系統(tǒng)中可靠與迅速常常是一對矛盾,若要求迅速,則必然使得每個數(shù)據(jù)碼元所占的時間縮短、波形變窄、能量減少,進(jìn)而在碰到攪亂后產(chǎn)生錯誤的可能性增加,傳達(dá)信息的可靠性減低。若要求可靠,則使得傳達(dá)信息的速率變慢。所以,如何合理地解決可靠性與速度這一對矛盾,是正確設(shè)計(jì)一個通信系統(tǒng)的重點(diǎn)問題之一。1948年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的ClaudeE.Shannon在貝爾技術(shù)雜志上公布了題為“通信的數(shù)學(xué)理論”的論文[1],這是一篇關(guān)于現(xiàn)代信息理論的確定性論文,它的公布標(biāo)志住信息與編碼理論這一學(xué)科的創(chuàng)立。ClaudeE.Shannon在該文中指出,任一通信信道都有一個參數(shù),稱之為信道容量C,若是通信系統(tǒng)所要求的傳輸速率CR,則存在一種編碼方法,當(dāng)碼長n充分長并應(yīng)用最大似然譯碼時,系統(tǒng)的錯誤概率能夠達(dá)到任意的小,這就是出名的信道編碼理論。誠然Shannon給出的可是是一個編碼的存在性定理,但卻首創(chuàng)了信道編碼理論這一新的研究領(lǐng)域。此后關(guān)于可靠性的數(shù)字通信系統(tǒng)的研究進(jìn)入了一個嶄新的天地一一經(jīng)過信道編碼來提過通信的可靠性,而編碼是經(jīng)過在發(fā)送符號之間引入冗余來實(shí)現(xiàn)的。自Shannon的著作公布以來,人們?yōu)榱嗽谟袛_環(huán)境下控制差錯,在設(shè)計(jì)有效的編譯碼方法方面作了大量的努力。差錯控制編碼的應(yīng)用己成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中不能切割的一部分。依照Shannon信息理論,一個典型的數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖,圖1.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1.1所示。圖1.1中的信源編碼器將信源的輸出變換成二元數(shù)字序列,稱為信息序列u。信道編碼器將信息序列變換成失散的編碼序列,稱為碼字x。在大多數(shù)情況下碼字是二元序列。信道編碼器主要用來對付傳輸碼字的有擾信道。失散符號不合適在實(shí)質(zhì)信道上傳輸,調(diào)制器把信道編碼器的每個輸出符號變換成適于傳輸?shù)倪B續(xù)時間為T的波形。解調(diào)器辦理接收到的碰到信道攪亂的波形,并產(chǎn)生一個取值可能是失散的或連續(xù)的輸出。解調(diào)器的輸出稱作是接收序列y。信道譯碼器將接收序列變換成二元序列m,稱作估值序列。若是接收序列是二元序列’相,應(yīng)信道譯碼器的譯碼稱作是硬判決譯碼。硬判決譯碼會損失掉接收信號中包括的適用信息.為了充分利用接收信號波形中的信息,能夠把解調(diào)器輸出的抽樣電壓量化,所以由解調(diào)器供給譯碼器的值就有Q個。也許譯碼器就直接利用解調(diào)器輸出的未量化模擬電壓進(jìn)行譯碼。若是接收序列是非二元的量化序列或連續(xù)未量化的序列,相應(yīng)信道譯碼器的譯碼稱作是軟判決譯碼。理論上,軟判決比硬判決譯碼至多可有

3dB增益,但平時,軟判決譯碼比硬判決譯碼能獲取額外的

2-3dB的增益。信源譯碼器把估值序列變換成信源輸出的估值送給用戶。在一個精心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,除非信道攪亂太強(qiáng),這個估值序列將會是信源輸出的重現(xiàn)。權(quán)衡信道編譯碼有兩個指標(biāo),誤碼率(EPr和信息傳輸速率R。若是確定一個可容忍的誤碼率,希望傳輸速率R盡可能高;也許給定R,希望獲取最小的誤碼率.在有擾信道中,關(guān)于第一種情況,R能做到多高;關(guān)于第二種情況,誤碼率可否做到任意小。1.3Turbo碼的研究現(xiàn)狀1.3.1Turbo碼的提出Shannon理論已經(jīng)證明,隨機(jī)碼是好碼,所以,多年來隨機(jī)編碼素來是作為解析與證明編碼定理的主要方法。但隨機(jī)碼的譯碼卻很復(fù)雜,同時如何在構(gòu)造碼上發(fā)揮作用,并未引起人們的足夠重視。直到1993年Turbo碼[2]的提出,才較好的解決了這一問題,為Shannon隨機(jī)碼理論的應(yīng)用確定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在1993年ICC國際會議上,法國不列顛通信大學(xué)的C.Berrou,A.Glavieux等人,第一提出了一種稱之為Turbo碼的編譯碼方案。Turbo碼,又稱并行級聯(lián)卷積碼(PCCC,它由兩個RSC重量碼經(jīng)過交錯器,以并行級聯(lián)的方式結(jié)合而成,所以才被稱為并行級聯(lián)卷積碼。這種編碼方案采用反響迭代譯碼方式,真切發(fā)掘了級聯(lián)碼的潛力,并采用近似于隨機(jī)的編譯碼方式,打破了最小距離的短碼設(shè)計(jì)思想,使它更加逼近了理想的隨機(jī)碼性能。仿真結(jié)果表示,該編碼方式有著極強(qiáng)的糾錯能力,是當(dāng)前所知的功率最為高效的編碼方式之一。若是采用大小為65535的隨機(jī)交錯器,并進(jìn)行18次迭代,則在dBNEb7.00/時≥,碼率為1/2的Turbo碼在AWGN信道上的誤比特率510-≤達(dá)到了近Shannon限的性能(1/2碼率的Shannon限是0dB。所以,Turbo碼被認(rèn)為是信道編碼理論上最偉大的技術(shù)成就,擁有里程碑的意義。因?yàn)門urbo碼的優(yōu)異性能其實(shí)不是從理論研究的角度給出的,而可是是計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果。所以,Turbo碼的理論基礎(chǔ)還不完滿,對Turbo碼的作用體系尚不清楚,對迭代譯碼算法的性能還缺少有效的理論講解。在原始Turbo碼編譯碼方案中,Berrou沒有公開如何進(jìn)行迭代譯碼的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),可是從原理上加以說明。此后,P.Robertson對此進(jìn)行了商議,對譯碼器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說明,并據(jù)此進(jìn)行了大量的模擬研究。無論如何,Turbo碼的提出,更新了編碼理論研究中的一些見解與方法。此刻人們更喜歡基于概率的軟判決譯碼方法,而不是早期基于代數(shù)的構(gòu)造與譯碼方法,而且人們對編碼方案的比較方法也發(fā)生了變化,從以前的互對照較過渡到此刻的均與Shannon限進(jìn)行比較。同時,也使編碼理論家變?yōu)榱藢?shí)驗(yàn)科學(xué)家。1.3.2Turbo碼的研究背景當(dāng)前,關(guān)于Turbo碼的研究進(jìn)展,主要集中在以下幾個方面:1、Turbo碼的設(shè)計(jì)Turbo碼的設(shè)計(jì)包括重量碼設(shè)計(jì)、速率調(diào)整開關(guān)設(shè)計(jì)及其交錯器設(shè)計(jì)。從最后目標(biāo)來看,不但想找到一個好碼,更想發(fā)現(xiàn)終歸是滿足什么條件的碼,才能供給好的性能。很顯然,碼設(shè)計(jì)必然建立在性能解析的基礎(chǔ)上,這種碼的性能解析還不夠完滿,在好多方面必定經(jīng)過仿真來研究規(guī)律。如文件[3][4]是以仿真為手段研究不同樣的交錯對性能的影響,而文件[5]則是以仿真為手段研究、比較不同樣碼率調(diào)整時Turbo碼的性能,并得出結(jié)論:低碼率時卷積碼占優(yōu),高碼率時分組碼占優(yōu)。但是,這種研究方法是列舉式的,限制性太大,所以需要在理論上加以更深入的研究。Benedetto等人因?yàn)榻o出了一類Turbo碼的平均性能,得以在碼設(shè)計(jì)上向前進(jìn)了一步[6],文件[7]也獨(dú)立地獲取了一些相似的結(jié)論。但是,這些解析在計(jì)算上仍是相當(dāng)復(fù)雜的,仍是很難看出好碼的規(guī)律,在文件[8]中作了好多的假設(shè)和近似后獲取一個重要結(jié)論,即只適用遞歸系統(tǒng)卷積碼才能供給所謂交錯增益。2、譯碼復(fù)雜度及其簡化算法Turbo碼譯碼器主要由軟輸出算法和交錯器與解交錯器組成,而復(fù)雜性在前者。Turbo碼的最大后驗(yàn)概率譯碼算法每一步約需要M26?次乘法和M23?次加法,文件[9]中提出的對數(shù)域算法即Log-MAP算法,是將算法中所有似然值所實(shí)用對數(shù)似然表示,于是總運(yùn)算量就成為M212?次加法,M26?次求最大運(yùn)算和M23?次查表。文件[9][10]提出了一種最大值算法,即Max-Log-MAP算法,它是在對數(shù)域中,似然加法完滿變?yōu)榍笞畲笾颠\(yùn)算,這樣除了可省去大多數(shù)的加法運(yùn)算外,更大的好處是省去了對信噪比的估計(jì),使算法更莊重。文件[11]提出了所謂的軟輸出維特比算法(SOVA,其運(yùn)算量為標(biāo)準(zhǔn)維特比算法的兩倍。文件[12]比較了幾種算法的性能,結(jié)論是Max-Log-MAP算法遜于標(biāo)準(zhǔn)算法,而SOVA性能損失最大,約1dB左右。除了運(yùn)算量外,儲藏量也是復(fù)雜度的一部分。除了交錯、解交錯外,每次計(jì)算輸出似然比時相乘的A和B分別來自于前向遞推和后向遞推,要求最少先計(jì)算并存貯所有時辰的A也許B,為了減少儲藏量,文件[13]提出了一個分段算法,即每一段考慮L個符號,從第L個符號開始反向遞推求B,這樣用于B的儲藏器只要要(MrL2?-,而平均運(yùn)算量為標(biāo)準(zhǔn)算法的(rL-倍。關(guān)于串行級聯(lián)碼的迭代譯碼,其原理與并行級聯(lián)碼近似,可是在串行級聯(lián)碼中,不但需計(jì)算信息位的似然比,也要計(jì)算校驗(yàn)位的似然比。S.Benedetto等在文件[14]中提出一種串行級聯(lián)碼的譯碼算法,而且對串行級聯(lián)分組碼(SCBC和串行級聯(lián)卷積碼(SCCC的最大似然譯碼性能進(jìn)行了解析。模擬結(jié)果表示,SCCC比PCCC有更低的“錯誤平層”。3、Turbo碼的應(yīng)用研究Turbo碼有著湊近信道極限的性能,所以特別合用于對功率要求比較嚴(yán)格的情形,如深空及衛(wèi)星通信中能源極端受限,搬動通信中的電池壽命是一個重要指標(biāo),軍事通信中要求發(fā)射信號功率盡可能低以降低被發(fā)現(xiàn)的概率,所以Turbo碼在這些方面特別有吸引力。但是Turbo碼的固有缺點(diǎn)一有較大的延時,在很大程度上限制了它的更寬泛應(yīng)用。但在一些低速而實(shí)時性要求高的場合,要求幀長不能夠太大,這種短幀Turbo碼的研究表示,其性能增益仍是很大的。自然,在對編碼無延時要求或編碼延時在總延時中可忽略的系統(tǒng)中,Turbo碼的作用就更大了,如數(shù)據(jù)通信和衛(wèi)星通信等。因?yàn)門urbo碼湊近于隨機(jī)碼,有很好的距離特點(diǎn),所以有很強(qiáng)的抗衰敗和抗攪亂能力。其他,在軍事通信中常有的部分帶攪亂環(huán)境下,只要接收機(jī)能夠檢測到哪些頻點(diǎn)受攪亂,對信號進(jìn)行刪除糾錯譯碼,則能獲取其他碼難以達(dá)到的性能.如1/3碼率Turbo碼在有一半頻點(diǎn)被強(qiáng)攪亂時還可以以低于千分之一的誤幀率工作,所以它特別合用于各種惡劣環(huán)境下的通信。當(dāng)前大多數(shù)的Turbo碼研究都限于低速率二進(jìn)制編碼,事實(shí)上Turbo碼還可以夠與TCM、多進(jìn)制編碼等技術(shù)結(jié)合,應(yīng)用于高效調(diào)制與傳輸,并有近似的湊近信道容量的性能。總之,因?yàn)門urbo碼的優(yōu)越性能,研究者在將它用于應(yīng)用系統(tǒng)上作出了好多努力。比方搬動衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字音頻廣播、數(shù)字視頻廣播、深空通信、深空網(wǎng)、UMTS/3GPP、CDMA等系統(tǒng)。除此之外,Turbo碼技術(shù)也被應(yīng)用到信息隱蔽領(lǐng)域,比方視頻和圖象的加密及數(shù)字水印技術(shù)上。Turbo碼的思想也被用于分布式信源編碼的研究和信源信道結(jié)合編碼技術(shù)中。關(guān)于Turbo碼的各個方面的研究仍將成為眾多研究者工作的重點(diǎn),只有進(jìn)一步簡化了Turbo碼譯碼算法的復(fù)雜度與計(jì)算量,并深入認(rèn)識Turbo碼之所以有這樣優(yōu)異的性能的原因,才能最大程度地發(fā)揮Turbo碼在數(shù)字通信領(lǐng)域中的作用。1.4本文的主要工作及內(nèi)容安排針對Turbo碼進(jìn)行了初步的研究。主要工作以下:1、Turbo碼的簡要介紹主若是Turbo碼的產(chǎn)生背景及編、譯碼的基根源理等。2、交錯器設(shè)計(jì)的研究交錯器是Turbo碼的重要特點(diǎn),交錯器的構(gòu)造決定著Turbo碼的糾錯能力。經(jīng)過對交錯器構(gòu)造和原理的解析,闡述了Turbo碼交錯器設(shè)計(jì)所要依照的主要原則。論文主要分為四部分:第一部分介紹了信道編碼的發(fā)展及Shannon理論和數(shù)字通信系統(tǒng),重視介紹了Turbo碼研究背景。第二部分主要闡述了Turbo碼編、譯碼的基根源理等。重視研究了Turbo碼編碼器的構(gòu)造。第三部分主若是解析交錯器的構(gòu)造及其原理,闡述了交錯器設(shè)計(jì)基根源則的基礎(chǔ)。第四部分主若是基于Matlab仿真平臺,對交錯長度、碼率、交錯種類等Turbo碼的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,并依照仿真結(jié)果解析對其糾錯性能的影響。第2章Turbo碼的基礎(chǔ)知識2.1Turbo碼的編碼原理2.1.1編碼器構(gòu)造圖2.1所示是一種Turbo碼編碼器的基本構(gòu)造。該Turbo碼編碼器是由兩個反饋的系統(tǒng)卷積碼(RSC編碼器經(jīng)過一個交錯器并行連接而成,編碼后的校驗(yàn)位經(jīng)過刪余陣,進(jìn)而產(chǎn)生不同樣碼率的碼字。即經(jīng)過兩個重量編碼器,利用同樣的輸入信息進(jìn)行編碼,因?yàn)樵谒鼈冎g存在一個交錯器,所以可保證輸出的信息盡量不有關(guān)。s圖2.1Turbo編碼器構(gòu)造在Turbo碼編碼器中,信息序列{}Nuuuu,,,21=,經(jīng)過一個N位交錯器,形成一個新序列{}'2'11,,,Nuuuu=。對1u與u對照,其長度與內(nèi)容沒變,但比專門址經(jīng)過了重新排列。兩個信息序列1u和u分別傳達(dá)到兩個重量碼編碼器RSC1和RSC2(一般情況下,這兩個重量碼編碼器構(gòu)造同樣,爾后輸出序列1PX和2PX。為了達(dá)到提高碼率的目的,使序列1PX和2PX經(jīng)過一個刪余器,利用刪余(puncturing技術(shù)從這兩個校驗(yàn)序列中周期性地刪除一些校驗(yàn)位,形成校驗(yàn)位序列PX。PX與未編碼序列SX,經(jīng)過復(fù)用調(diào)制后,最后生成了Turbo碼序列X輸出。假設(shè)在圖2.1所示的編碼器中,采用兩個1/2碼率的RSC碼,則為了獲取1/2碼率的Turbo碼,能夠采用刪余矩陣:[]01,10=P,即刪去來自RSC1的校驗(yàn)序列1PX,的偶數(shù)地址的比特及來自RSC2的校驗(yàn)序列2PX的奇數(shù)位的比特。在Turbo碼的編碼器中,交錯器起著至關(guān)重要的作用。它在RSC2編碼器以前將信息序列中的N個比特的地址進(jìn)行隨機(jī)置換,極大地影響著Turbo碼的性能。經(jīng)過隨機(jī)交錯,使得編碼序列在長為2N或3N(不使用刪余比特的范圍內(nèi)擁有記憶性,進(jìn)而由簡單的短碼獲取了近似長碼。當(dāng)交錯器充分大時,Turbo碼就擁有了近似于隨機(jī)長碼的特點(diǎn)。Turbo碼的其他一個重要特點(diǎn)是它的重量碼采用迭代系統(tǒng)卷積碼,這也是它性能優(yōu)越的一個重要原因。一個碼率為1/2、生成多項(xiàng)式為(21,GG的RSC碼,總能夠找到一個生成多項(xiàng)式為(21,GG的非系統(tǒng)卷積碼(NSC和它對應(yīng),反之亦然。關(guān)于一個拘束長度為K記憶長度為1-=KM的二進(jìn)制NSC編碼器,設(shè)它的生成多項(xiàng)式為(21,GG,記為{}igG11=,{}igG22=,當(dāng)k時辰的輸入比特為ku時,輸出的碼字kc是一個二進(jìn)制比特對(21kkxx,且它們能夠由(2.1式確定:102.mod110111或==∑102.mod210122或==∑==-ikikikgugX(2.1.b其中{}igG11=,{}igG22=,用來表示碼的生成電路的組成。1/2碼率的遞歸系統(tǒng)卷積碼(RSC編碼器是由對應(yīng)的NSC,經(jīng)過反響連接并使其中的一個輸出等于輸入比特ku組成的,這個是信息比特,記為skx。另一路輸出為檢驗(yàn)比特,記為pkx。此時移位寄存器的輸入不再是輸入比特和反響連接模2加后的結(jié)果ka,所以可得:

ku,而是輸入比特

ku102.mod11111或=+=∑將ka代入式(2.1.b中就可以獲取校驗(yàn)比特pkx。圖2.2(a和圖2.2(b給出的分別是拘束長度進(jìn)制表示為(7,5的NSC和RSC編碼器構(gòu)造圖。

K=3,生成多項(xiàng)式為

(111,101(八平時信息比特序列只要要從任何一個重量編碼器中采用即可,考慮到實(shí)現(xiàn)問題,顯然采用不經(jīng)過交錯的那一路比特序列要方便得多。其他,為了能夠提高編碼速率,兩個重量編碼器的校驗(yàn)比特序列經(jīng)刪余和復(fù)用后輸出,信息比特序列一般不進(jìn)行刪余辦理。NSC和RSC的樹圖構(gòu)造是同樣的,而且有同樣的自由距離fd。但是關(guān)于同樣的輸出,RSC和NSC卻對應(yīng)不同樣的輸入序列,這是它們之間最主要的差別。12kx(ausxpk(b圖2.2NSC和RSC編碼器構(gòu)造圖用RSC碼組成的Turbo碼的總碼率R為:111121-+=RRR(2.3式(2.3中1R、2R分別為組成Turbo碼的重量碼的碼率。在經(jīng)刪余后,重量碼RSC1與RSC2的碼率1R、2R能夠不同樣。碼率為1/2的情況下,Turbo碼在k時辰的輸出為(pkskkxxx,=,其中pkx由1pkx和2pkx交替組成。假設(shè)采用BPSK調(diào)制方法,則信道上的發(fā)送符號為[16]。((((經(jīng)過信道傳輸、解調(diào),接收器般配濾波器在k時辰的輸出采樣值為(pkskkyyy,=,譯碼器的任務(wù)就是此后接收序列估計(jì)發(fā)送信號。2.1.2交錯器的作用交錯器是Turbo碼編碼器主要的組成部分,也是Turbo碼的重要特點(diǎn)之一。線性碼的糾錯譯碼性能實(shí)質(zhì)上是由碼字的重量分布決定的,Turbo碼也是線性碼,所以其性能也是由碼字重量分布決定。在傳統(tǒng)的信道編碼中,所使用的交錯器素來是分組交錯器或卷積交錯器,其目的主若是抗信道突發(fā)錯誤,立刻信道或級聯(lián)碼內(nèi)碼譯碼器產(chǎn)生的突發(fā)錯誤隨機(jī)化,把由于碰到噪聲攪亂而以致?lián)碛杏嘘P(guān)性的數(shù)據(jù)恢復(fù)成相互獨(dú)立的輸入數(shù)據(jù)。在Turbo碼中,交錯器除了擁有上述功能之外,還擁有一個十分重要的作用,就是改變碼重的分布,這樣使Turbo碼的編碼輸出序列中,重量小的碼字和重量大的碼字都盡可能少,也就是使“重量譜窄帶化”從,而控制編碼序列的距離特點(diǎn),使Turbo碼的糾錯性能達(dá)到用戶要求的誤碼率。如在圖2.1中,若是信息序列輸入到未經(jīng)過交錯器的編碼器此后輸出重量小的碼字,那么因?yàn)榻诲e器的存在,將使輸入到另一個卷積碼編碼器的信息序列的比特分布模式發(fā)生改變,就防備了在這個卷積編碼器的輸出端再產(chǎn)生重量小的碼字,進(jìn)而提高了Turbo碼的整體性能。2.1.3刪余器作用及其選擇所有差錯控制編碼都是有冗余的

,傳輸時扣除部分比特其實(shí)不阻擋信息的還原

,只是有可能損失一些編碼增益。實(shí)質(zhì)系統(tǒng)中平時需要結(jié)合編碼增益、速率般配等因素對編碼器的輸出進(jìn)行刪余辦理。當(dāng)編碼器有多路并行輸出時

(比方卷積碼、

Turbo碼,為了同后接的系統(tǒng)(平時是串行通信般配,還需要以時分復(fù)用的方式合成一路比特流。Turbo碼編碼構(gòu)造中的刪余器一般以開關(guān)單元代替,其作用是調(diào)整總編碼速率,即經(jīng)過對兩次編碼的校驗(yàn)序列進(jìn)行刪除和復(fù)合,調(diào)整實(shí)質(zhì)的校驗(yàn)位數(shù)。如當(dāng)用兩個R=1/2的RSC作為成員碼時,交替的采用兩個校驗(yàn)序列使各有一半發(fā)送出去即可獲取總速率為1/2的Turbo碼,而當(dāng)校驗(yàn)序列所有發(fā)送出去的時候則得到1/3速率的Turbo碼。一般情況下,刪余此后的Turbo碼的碼率為1/2或1/3。相對應(yīng)的刪余矩陣為[]01,10=P或[]1,1=P。Turbo碼中,刪余器平時比較簡單,因?yàn)樵谝话愕膽?yīng)用中,碼率都是在1/2也許1/3,所以即使有刪余器,它一般也可是周期性的從兩個重量編碼器中選擇校驗(yàn)比特輸出即可,但是關(guān)于碼率大于1/2的情況,文件[15]的研究卻表示,選擇其他刪余方案能夠獲取更優(yōu)異的性能。假設(shè)Turbo碼由編碼速率相等的兩個重量編碼器和一個交錯器組成,而速率為nk/的重量編碼器,能夠經(jīng)過每傳達(dá)k個信息比特,就傳達(dá)kn-個校驗(yàn)比特的方法來獲取,同時,因?yàn)閗個信息比特經(jīng)過交錯器編碼后,同樣還要產(chǎn)生kn-個校驗(yàn)比特,因此,此時的Turbo碼的速率能夠達(dá)到(knk-2/用這種方法調(diào)整n和k的值就可以獲取不同樣速率的編碼輸出。距離譜的見解有助于我們進(jìn)行刪余器的優(yōu)化設(shè)計(jì),由前面的解析能夠知道,在一個未經(jīng)過刪余的Turbo碼中,它的重量碼和交錯器的設(shè)計(jì)能夠使得它輸出的距離譜分布滿足要求,進(jìn)而使誤碼率結(jié)合限達(dá)到最小,但是因?yàn)閯h余器的存在,使得距離譜分布被破壞,所以刪余器的設(shè)計(jì)應(yīng)該依照同樣的準(zhǔn)則,力求在刪除部分校驗(yàn)比特的同時,使距離譜能有一個比較好的分布。為此定義序偶(wwNd,,其中wd表示輸入序列重量為w時,輸出序列的最小重量,wN為對應(yīng)的數(shù)量。由距離譜的見解,能夠獲取以下準(zhǔn)則:1、自由距離準(zhǔn)則。選擇能使自由距離最大的刪余器,若是這一準(zhǔn)則已經(jīng)滿足,則選擇滿足準(zhǔn)則“2的”刪余器;2、最小斜率準(zhǔn)則。作出此時譜線的變化曲線,此時該曲線的斜率則反響了輸出重量列舉函數(shù)隨距離增加而改變的情況,選擇斜率最小的作為刪余器,若是這一準(zhǔn)則己經(jīng)滿足,則選擇滿足準(zhǔn)則“1的”刪余器。3、優(yōu)化序偶序列的準(zhǔn)則。由距離譜的分布情況能夠知道,譜線越短的碼字,對誤碼率的貢獻(xiàn)越大,所以在使所有最大化的同時,其對應(yīng)的數(shù)量滿足升序排列,也即每個序偶應(yīng)滿足:最大化第一個的同時,使對應(yīng)的最小,依次類推。由前面的解析可知,因?yàn)樵诖笮旁氡惹闆r下,Turbo碼的性能主要由重量較小的錯耽擱事情件決定,所以準(zhǔn)則“1在”大信噪比情況下獲取的性能比較好。同樣的,因?yàn)闇?zhǔn)則“2在”小信噪比下情況下譜線分布的較寬,所以小信噪比的情況下獲取的性能優(yōu)于準(zhǔn)則“1。”而準(zhǔn)則“3顯”然是最好的,因?yàn)樗阉卸歼M(jìn)行了優(yōu)化。2.2Turbo碼的譯碼原理2.2.1Turbo碼譯碼基根源理Turbo碼是由多個重量碼經(jīng)過不同樣交錯后對同一信息序列進(jìn)行編碼的,對任何單個傳統(tǒng)編碼,平時在譯碼器的最后獲取硬判決譯碼比特,但是Turbo碼譯碼算法不應(yīng)限制于在譯碼器中經(jīng)過的是硬判決信息。為了更好地利用譯碼器之間的信息,譯碼算法所用的應(yīng)該是軟判決信息。一個由兩個重量碼組成的Turbo碼的譯碼器是由兩個與重量碼對應(yīng)的譯碼單元、解交錯器等部分組成,將一個譯碼單元的軟輸出信息作為下一個譯碼單元的輸入,為了獲取更好的譯碼性能,將此過程迭代數(shù)次。這就是Turbo碼譯碼器的基本工作原理。2.2Turbo碼的譯碼器構(gòu)造1、傳統(tǒng)的譯碼器構(gòu)造因?yàn)樽g碼的復(fù)雜度比較高,構(gòu)造信道編碼的重點(diǎn)素來在于搜尋比較簡單的可譯碼的短碼構(gòu)造,如分組碼和卷積碼等。1966年Forney第一提出利用兩個短碼串接組成串行級聯(lián)碼。它是利用簡單的卷積碼作內(nèi)碼,較復(fù)雜的RS碼作外碼,其中,內(nèi)碼能夠糾正分組內(nèi)的隨機(jī)獨(dú)立差錯,外碼能夠糾正內(nèi)碼不能夠糾正的分組內(nèi)、外隨機(jī)與突發(fā)差錯。級聯(lián)碼的糾錯能力為內(nèi)碼與外碼的乘積。圖2.3級聯(lián)碼典型構(gòu)造傳統(tǒng)的級聯(lián)碼典型構(gòu)造如圖2.3所示:由圖2.3能夠看出,譯碼時第一對內(nèi)碼、卷積碼譯碼能夠?qū)崿F(xiàn)軟判決譯碼,稱為軟判決維特比譯碼。所謂軟判決,即指譯碼器利用多進(jìn)制序列譯碼或利用模擬量的模擬譯碼。相應(yīng)地,硬判決譯碼是指解調(diào)器供給譯碼器作為譯碼用的每個碼只取0或1兩個值(二進(jìn)制情況。理論與實(shí)踐表示,軟判決譯碼比硬判決譯碼大體改進(jìn)2dB。為了改進(jìn)級聯(lián)碼譯碼性能,最好讓級聯(lián)碼中的外碼也實(shí)現(xiàn)軟判決,這樣就要求內(nèi)碼必定是軟輸出。1974年,Bahl等人提出的計(jì)算每位碼元最大后驗(yàn)概率的迭代算法,即BCJR算法,能夠供給軟輸出譯碼算法,其他,若將外碼的軟輸出譯碼反響至內(nèi)碼輸入端,則能夠?qū)崿F(xiàn)迭代譯碼,這需要采用并行級聯(lián)方式,并要求在兩層碼之間均為系統(tǒng)碼,經(jīng)過兩層間充分進(jìn)行交錯辦理后,去掉己用過的關(guān)于該信息的自己部分,即可實(shí)現(xiàn)并行的帶反響的系統(tǒng)級聯(lián)碼串行級聯(lián)碼能夠由短碼構(gòu)造成長碼,但是一旦碼率湊近信道容量,其譯碼性能會很差。2、Turbo碼的譯碼器構(gòu)造[16]如圖2.4所示,是Turbo碼的譯碼器構(gòu)造Turbo碼譯碼器是由2個對應(yīng)于編碼器的成員碼的軟輸入、軟輸出譯碼單元串行級聯(lián)而成,中間加入了與編碼器同樣的交錯器以及解交錯器。譯碼器1對ky1進(jìn)行譯碼,產(chǎn)生最正確的似然信息(似然信息指的是輸入信息序列的后驗(yàn)概率,將新信息經(jīng)交錯后送給譯碼器2,并作為其先驗(yàn)信息,譯碼器2對ky2進(jìn)行譯碼,也產(chǎn)生最正確的似然信息,將新信息經(jīng)交錯后再送給譯碼器1,進(jìn)行下一次迭代,這樣多次迭代后,似然比逼近最大似然譯碼值,、對此值進(jìn)行硬判決,即可獲守信息序列的最正確估值序列。反響回路圖2.4Turbo碼譯碼器構(gòu)造2.3Turbo碼的譯碼算法針對圖2.4所示的譯碼器,假設(shè)Turbo碼譯碼器的接收序列為(pkskkyyY,=,其中,skY為譯碼器輸入序列的信息位,pkY為譯碼器輸入序列的校驗(yàn)位,它們分別送給譯碼器1和譯碼器2,則兩個譯碼器的輸入序列可分別表示為:(pkskkyyY1(pkskkyyY22,=(2.6為了使譯碼后的比特錯誤概率最小,依照最大后驗(yàn)概率譯碼準(zhǔn)則,Turbo譯碼器的最正確譯碼策略是:依照接收序列kY計(jì)算后驗(yàn)概率((kkkkYYuPuP21,|=。但是,這樣的方法關(guān)于長碼的計(jì)算來說,復(fù)雜度太高,不便于合用。在Turbo碼的譯碼方案中,巧妙地采用了一種次優(yōu)譯碼規(guī)則,將kY1和kY2分開考慮,由兩個重量碼譯碼器分別計(jì)算后驗(yàn)概率(ekkLYuP11,|和(ekkLYuP22,|(這里的eL1和eL2分別是附加信息,eL1由譯碼器2供給,在譯碼器1中用作先驗(yàn)信息,eL2由譯碼器1供給,在譯碼器2中用作先驗(yàn)信息,爾后經(jīng)過譯碼器1和譯碼器2之間的多次迭代,使這兩個后驗(yàn)概率收斂于((kkkkYYuPuP21,|=,進(jìn)而達(dá)到近似Shannon極限的性能。Turbo碼的糾錯能力包括兩個含義

:一個是這種碼自己的能力

,另一個則是在特定譯碼算法下的糾錯能力。從Turbo碼的譯碼器構(gòu)造也能夠看到,兩個軟入軟出子譯碼器是其核心,子譯碼器的一個重要問題則是如何對三個軟輸入進(jìn)行辦理,以獲得信息比特dk的外信息(ked及Λ其軟輸出(kdΛ。自Turbo碼出現(xiàn)以來,這方面的研究頗受關(guān)注,當(dāng)前主要有四種方法:1、MAP算法:在最先提出Turbo碼時所采用的譯碼算法是修正的Bahl算法,也叫做最大后驗(yàn)概率(MAP算法,它是Turbo碼譯碼的最優(yōu)算法。MAP算法采用對數(shù)似然比函數(shù)(LLR,也即后驗(yàn)概率〔APP〕的比值的對數(shù)值作為其軟判決的輸出,但因?yàn)樾枰罅康倪\(yùn)算,限制了譯碼的規(guī)模和速度;2、Log-MAP算法:實(shí)際上是把MAP算法中似然值運(yùn)算所實(shí)用對數(shù)似然值表示,這樣將乘法運(yùn)算就變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算,而加法運(yùn)算變?yōu)榱?,max(1log(,max(log(1221211221Λ-Λ+ΛΛ=++ΛΛ=+-Λ-ΛΛ這里(?cf是一個有關(guān)函數(shù),可起初做成表,利用查表來完成運(yùn)算。3、Max-Log-MAP算法:在對數(shù)域算法中,將加法表示式中的對數(shù)重量忽略掉,采用近似式,max(log(2121ΛΛ≈+ΛΛ使e加e法,完滿變?yōu)榍笞畲笾颠\(yùn)算,進(jìn)一步簡化了算法,但付出的代價是性能的下降。4、SOVA算法:對標(biāo)準(zhǔn)Viterbi算法進(jìn)行了修正,在刪除低似然路徑時保留必要的信息,以給每個輸出比特供給一個可信度,其基本思想是利用最優(yōu)路徑和被刪路徑的胸襟差,差值越小意味著此次采用的可靠性越低。四種譯碼算法中SOVA算法運(yùn)算量最小、最簡單,但是性能卻最差,所以,實(shí)質(zhì)應(yīng)用中應(yīng)該在性能與復(fù)雜度之間權(quán)衡。4本章小結(jié)本章較詳細(xì)地解析了Turbo碼編碼器的構(gòu)造及其原理,交錯器的作用和刪余器的作用及選擇。由傳統(tǒng)的級聯(lián)碼構(gòu)造,進(jìn)而解析了Turbo碼譯碼器的構(gòu)造及其原理,并對譯碼算法進(jìn)行了大綱的闡述。第3章Turbo碼交錯器的設(shè)計(jì)3.1交錯器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則很多的通信系統(tǒng)中都用到了交錯器,其地址一般在信道編碼器此后和調(diào)制以前,作為一相對獨(dú)立的模塊,其作用主若是改變碼重分布及為了分別傳輸中有關(guān)信道的衰敗所引起的連續(xù)突發(fā)錯誤。一般的信道糾錯編碼關(guān)于糾獨(dú)立的隨機(jī)錯誤是有效的,而關(guān)于突發(fā)的連續(xù)錯誤顯得沒有收效。所以用了交錯器此后,就可以把突發(fā)錯誤分別為近似的隨機(jī)錯誤,有利于糾錯碼的有效糾錯。從分集的角度來說,交錯器是一種隱性的時間分集方式。在Turbo碼的最先提出中,Berrou等人也使用了交錯器,此時交錯器是作為一個不能切割的部分,同RSC成員編碼器共同組成一有機(jī)整體一Turbo碼的編碼器。大量的研究表示,交錯器的構(gòu)造和長度在Turbo碼的糾錯性能中扮演重視要的角色。事實(shí)證明,交錯器在Turbo碼中起著十分重要的重點(diǎn)作用,很大程度上影響著Turbo碼的性能,所以交錯器的設(shè)計(jì)是Turbo碼設(shè)計(jì)中的一個重要方而。交錯器的設(shè)計(jì)應(yīng)依照以下幾個重要準(zhǔn)則[23]:1、最大程度地置亂原數(shù)據(jù)排列序次,防備置換前相距較近的數(shù)據(jù)在置換后仍相距較近,特別是防備置換前相鄰數(shù)據(jù)在置換后再次相鄰。2、盡可能防備與同一信息位直接有關(guān)的兩個重量編碼器中的校驗(yàn)位均被刪余。3、關(guān)于不歸零的編碼器,交錯器設(shè)計(jì)時要防備出現(xiàn)“尾效應(yīng)”圖案。4、在滿足上述要求的交錯器中再選擇一個好的交錯器,使碼字之間的最小距離(或自由距離md盡可能大,而重量為md的碼字?jǐn)?shù)要盡可能少,以改進(jìn)Turbo碼在高信噪比時的性能。以上原則也可概括為兩個大的原則:1、漢明重原則。在AWGN信道下采用最大似然算法的線性糾錯碼的性能,和此種糾錯碼的最小漢明距離md或自由距離fd有關(guān)。Turbo碼作為一種線性碼,在AWGN信道下,誤碼比特率近似等于??????????≈0minmin2~NERdQNwNPbmb(3.1因?yàn)門urbo碼可被看作是一種線性分組碼,md就是其最小漢明重量。上式中minN是碼重等于最小漢明重量的碼字的數(shù)量,N是交錯器的長度,min~w是產(chǎn)生最小漢明重量碼字的輸入序列的平均漢明重量。R是編碼速率,bE是未編碼前信息比特的平均能量,0N高斯白噪聲的單邊帶功率譜密度。由式(3.1可知,關(guān)于Turbo碼,當(dāng)交錯器長度N固準(zhǔn)時,要想獲取更好的糾錯性能,能夠經(jīng)過增加md也許減小minN兩種路子。當(dāng)Turbo碼中的RSC成員編碼器固準(zhǔn)時,交錯器的構(gòu)造將極大地影響上述兩個參數(shù)。式(3.1可是一種近似描述,實(shí)質(zhì)上,一種線性碼的糾錯性能不但和最小漢明重量的碼字有關(guān)系,和漢明重湊近最小漢明重量的碼字也有很大關(guān)系。也就是說,所有碼字中,較低漢明重量的碼字極大地影響了這個碼的糾錯性能。所以在設(shè)計(jì)擁有更好糾錯性能的Turbo碼時,能夠經(jīng)過交錯器構(gòu)造的改變來改變這些低漢明重碼字的數(shù)量和重量。下面能夠看到Turbo碼中交錯器在這些方面所起到的作用。當(dāng)輸入序列進(jìn)入第一RSC編碼器產(chǎn)生較低漢明重的校驗(yàn)碼字時,可經(jīng)過交錯器來打亂輸入序列后,再送入第二RSC編碼器,使其產(chǎn)生較高漢明重量的校驗(yàn)碼字,這樣關(guān)于整個編碼輸出碼字,就有比較高的漢明重量。此后種見解來看,交錯器的設(shè)計(jì)就是盡量防備在兩個RSC編碼器同時產(chǎn)生低漢明重的校驗(yàn)碼字,盡量地提高碼字的md,,盡量地減少低漢明重量碼字的數(shù)量minN。這就是漢明重原則。2、隨機(jī)性原則。Shannon在證明Shannon定理時,采用的就是隨機(jī)編碼方式。他從所有nq種碼字中隨機(jī)優(yōu)選出了kq個碼字,他指出,當(dāng)n趨于無量時,若信息傳輸速率R低于信道容量C,即可達(dá)到任意低的誤碼率。顯然“n趨于無量”在運(yùn)用中是不現(xiàn)實(shí)的,所以當(dāng)前的所有信道編碼方法都是依照確定性的方法獲取。但Shannon在證明中給了我們一種啟示仍是不容忽略的,這就是擁有隨機(jī)性的編碼方式會獲取較好的結(jié)果。如前所述,Turbo碼在最先提出來時,在編碼器中引入了隨機(jī)的交錯器,使得碼擁有了一些隨機(jī)的性質(zhì),G.Battail以前從信息論的角度來理解Turbo碼這種編碼方式,并把Turbo碼歸類為一種弱隨機(jī)性編碼方式(Weaklyrandom-likecodes。Turbo碼的譯碼不是采用最優(yōu)的最大似然譯碼算法,而是采用了次優(yōu)的迭代譯碼算法。采用最大似然譯碼算法時,影響碼性能的重點(diǎn)是碼的最小漢明距離或自由距離。而在次優(yōu)的迭代譯碼算法中,每次迭代輸入的先驗(yàn)信息和從信道獲取的比特信息的有關(guān)性將極大地影響譯碼的性能。因?yàn)橄闰?yàn)信息是由另一成員譯碼器輸出的外在信息經(jīng)交錯或反交錯獲取的。因?yàn)槌蓡T譯碼器采用的是MAP等算法,每一個信息比特的外在信息都會和其前mN和后mN個信息比特有關(guān)(若采用SOVA算法時,只和前mN個信息比特有關(guān),一般高達(dá)5-6倍的成員編碼器的拘束長度。若外在信息經(jīng)交錯或反交織后,又作為mN2個信息比特中的某一個比特的先驗(yàn)信息來進(jìn)行譯碼,可想而知,譯碼會因?yàn)樗鼈兊挠嘘P(guān)性而性能下降。此后種角度來講,使外在信息和信道比特信息二者越不有關(guān)越好。所以交錯器應(yīng)盡量的使二者不有關(guān)。我們稱之為隨機(jī)性原則。從隨機(jī)性原則來看,最好的交錯器,是最隨機(jī)的交錯器。3.2交錯器種類3.2.1塊交錯器塊交錯器(BlockInterleaver是一種常有的交錯器。它沿用了通信系統(tǒng)交錯過程中常有的交錯器構(gòu)造。一般來說,交錯器的長度是nm?,交錯過程以下[20]。把nm?個輸入數(shù)據(jù)放入一個m行n列的矩陣中,按列的序次從上到下、從左到右地填入,等所有nm?個數(shù)據(jù)填滿后,再開始按行的序次從左到右、從上到下地讀出。塊交錯器是一種基于漢明重原則設(shè)計(jì)的交錯器,它能比較有效的打亂碼重為2的輸入序列,使其能產(chǎn)生較高碼重的輸出碼字。但是塊交錯器有一個很大的缺點(diǎn),就是它不能夠打亂一些特其他序列,如圖3.1所示的序列塊是無法被一個塊交錯器打亂的,而且即使增加了塊交錯器的長度,這樣的序列也是無法被打亂。近似不能夠被塊交錯器所打亂的序列還有好多,這樣就會使Turbo碼產(chǎn)生好多低重量碼字,進(jìn)而影響了Turbo碼的性能[21]。???????????????????????????????????????????????????????????????????圖無法被一個塊交錯器打亂的序列塊而且,交錯器長度越長,不能夠被塊交錯器所打亂的序列就越多。所以在長數(shù)據(jù)幀的情況下,不能夠采用塊交錯器來構(gòu)造Turbo碼。而在短數(shù)據(jù)幀的情況下,這一缺點(diǎn)表現(xiàn)得不是很顯然,所以塊交錯器一般只用于短數(shù)據(jù)幀的Turbo碼。3.2.2平均交錯器平均(Uniform交錯器是Benedetto等人提出的。在Turbo碼剛提出的一段時間內(nèi),關(guān)于Turbo碼的性能一般都是經(jīng)過仿真方法來察看的,極稀有人從理論進(jìn)步行解析。這是因?yàn)樵诶碚撋贤茖?dǎo)糾錯碼的性能上界時,需要計(jì)算碼字的重量列舉函數(shù)(WeightEnumeratingFunction,而關(guān)于Turbo碼,交錯器的存在使得這種計(jì)算變得難以實(shí)現(xiàn)。Benedetto等人為戰(zhàn)勝這個難題,提出了平均交錯器,結(jié)果表示這種交錯器關(guān)于從理論上解析Turbo碼的糾錯性能是特別有效的。平均交錯器是這樣定義的:設(shè)交錯器長度為N,輸入待編碼碼字的漢明重量為k,關(guān)于這個碼字將存在kNC種交錯器,交錯后分別獲取不同樣的結(jié)果,而平均交錯器就是這些交錯器的綜合體,也就是說,上述漢明重量k的輸入碼字,經(jīng)平均交錯器交錯后,會有kNC種結(jié)果,而每種結(jié)果的概率是kN。滿足Nk,2,1,0。從定義中可看到,平均交錯其實(shí)不是一種擁有實(shí)質(zhì)意義的交錯器,是不能實(shí)現(xiàn)的交錯器。但這種交錯器的提出仍擁有特別重要的意義:一是其在Turbo碼性能的理論推導(dǎo)中起到了重點(diǎn)作用;二是因?yàn)槠骄诲e器是所有可能交錯器的數(shù)學(xué)希望,所以關(guān)于一種Turbo碼,用平均交錯器獲取的性能必然不會是最好的,但也不是最壞的,這個特點(diǎn),為交錯器的設(shè)計(jì)供給了一個很好的參照物[22]。3.2.3隨機(jī)交錯器與S交錯器1、隨機(jī)交錯器隨機(jī)交錯器被希望能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)交錯過程,但實(shí)質(zhì)上采用的隨機(jī)交錯器都是偽隨機(jī)交錯器,它反響的是一種照射關(guān)系[23]。其照射原理如圖3.2所示,其工作過程是:關(guān)于長N為的信息序列,第一標(biāo)志每個比特的地址,爾后生成相應(yīng)N個隨機(jī)數(shù),按產(chǎn)生的序次排列成序列

X,每個隨機(jī)數(shù)對應(yīng)于信息序列中相應(yīng)地址的信息比特

,然后把

X中元素按必然的規(guī)則重新排列獲取序列

Y,并按

Y中元素的序次讀出相應(yīng)的信圖3.2隨機(jī)交錯器交錯過程息比特,這樣就完成了交錯。Berrou等人在最先提出的Turbo碼中就是用的隨機(jī)交錯器。應(yīng)該說,隨機(jī)交錯器能產(chǎn)生性能較好的交錯器,特別是在產(chǎn)生長度比較長的交錯器時,性能一般都比較好;但因?yàn)槭遣捎秒S機(jī)的方法,有時也會產(chǎn)生性能較差的交錯器。正因?yàn)闆]有什么特別準(zhǔn)則要遵守,使得隨機(jī)交錯器很簡單產(chǎn)生,但是其性能是得不到保障的。在設(shè)計(jì)時,若需采用隨機(jī)交錯器,一般會產(chǎn)生好多個隨機(jī)交錯器,經(jīng)過仿真從中采用性能最好的那一個[24]。2、S交錯器S交錯器又叫半隨機(jī)交錯器(Semi-randomInterleaver,是一類特其他隨機(jī)交錯器。它把兩種原則比較好的結(jié)合了起來[25]。長為N的S交錯器的設(shè)計(jì)步驟以下:(1采用一個正整數(shù)s(即擴(kuò)展參數(shù),s應(yīng)盡量大,最好是2Ns<,若2Ns≥以,下步驟很難完整完成。(2產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)i,使得Ni≤≤1。(3把i與前面所產(chǎn)生的s個整數(shù)對照較,若是當(dāng)前的選擇與前面s個整數(shù)中的任何一個相距都不在士、的范圍之內(nèi),則保留之;否則,需要重新產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)i,直到上述條件滿足為止。(4重復(fù)步驟(2、(3,直到交錯器的所有N個地址均被填滿。S交錯器是部分基于漢明重原則設(shè)計(jì)的交錯器。一段時間以來,重量為2的輸入序列被認(rèn)為是引起Turbo碼低漢明重量碼字輸出的主要因素。設(shè)計(jì)S交錯器的出發(fā)點(diǎn)就是要打亂這些重量為2的輸入序列,減少這些輸入序列同時在兩個RSC成員編碼器上產(chǎn)生低重量輸出的機(jī)遇。經(jīng)過S交錯器后,使得重量為2的輸入序列交錯前的距離1d和交錯后的距離2d,滿足121+≥+sdd,保證了最小的21dd+值,而且隨著N的最大,這個最小值也會隨之增大。能夠看到重量為2的輸入序列被比較有效的分開了。S交錯器的設(shè)計(jì)利用了上述地搜尋算法來實(shí)現(xiàn),該算法的一個缺點(diǎn)是不能夠保證關(guān)于每一個2Ns<的值,都能夠找到一個S交錯器;而且算法的搜尋時間隨著、的增加而增加,當(dāng)N比較大時,這一搜尋算法會耗費(fèi)大量時間。當(dāng)s=1時,S交錯器就是隨機(jī)交錯器。3本章小結(jié)卷積碼可與隨機(jī)交錯器相結(jié)合。經(jīng)過這種結(jié)合,交錯器可將信道中產(chǎn)生的突發(fā)錯誤隨機(jī)化,同時改變碼的重量分布,使Turbo碼的編碼器輸出序列中,碼重輕或重的碼字盡可能減少。經(jīng)過好的交錯器可改進(jìn)兩個譯碼器的有關(guān)性,使Turbo碼的迭代譯碼有更好的收斂性。交錯器的設(shè)計(jì),應(yīng)該考慮到有關(guān)性,對迭代譯碼算法的改進(jìn),也應(yīng)該考慮經(jīng)過交錯改進(jìn)碼重的分布,以獲取更好的譯碼性能。第4章仿真結(jié)果與解析在前面有關(guān)章節(jié)闡述了Turbo碼的編譯碼器構(gòu)造、Turbo碼的譯碼算法等內(nèi)容。本章將經(jīng)過計(jì)算機(jī)仿真,進(jìn)一步研究有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù),如交錯長度、碼率、迭代次數(shù)等,對Turbo碼性能的影響,進(jìn)而更好地掌握設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇。仿真環(huán)境:MATALAB7.0,譯碼算法分別采用MAX-LOG-MAP算法,仿真信道為AGWN信道。4.1交錯長度對Turbo碼性能的影響在同樣信噪比、碼率、拘束長度和迭代次數(shù)下,隨著交錯深度N的增加,誤碼率BER下降。在高信噪比時,BER近似與1-N成正比,所以交錯深度對Turbo碼性能的影響不能忽略。運(yùn)行條件:采用MAX-LOG-MAP算法,迭代次數(shù)為3=Iter,碼率為3/1=R,測試最大4.20=NdB,測試步長4.00=NdB,生成矩陣為[]1011,1101=g3GPP標(biāo)準(zhǔn)下,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。101010101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼誤比特率曲線圖4.13GPP標(biāo)準(zhǔn)下MAX-LOG-MAP算法幀長變化的結(jié)果10101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率CDMA標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼誤比特率曲線圖4.2CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下MAX-LOG-MAP算法幀長變化的結(jié)果在圖4.1中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,交錯長度為256時,譯碼的誤碼比特率為51048.8-?;交錯長度為512時,誤碼比特率為61059.4-?;交錯長度為1024時誤碼比特率為71008.4-?。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.2中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,交錯長度為256時,譯碼的誤碼比特率為31097.1-?;交錯長度為512時,誤碼比特率為31001.1-?;交錯長度為1024時誤碼比特率為41072.3-?。隨機(jī)交錯標(biāo)準(zhǔn)下,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.3中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,交錯長度為256時,譯碼的誤碼比特率為41021.1-?;交錯長度為512時,誤碼比特率為61036.4-?;交錯長度為1024時誤碼比特率為71095.1-?。由圖、圖4.2和圖4.3的顯示結(jié)果看,交錯長度對譯碼的性能有較大的影響:交錯長度越大,誤碼比特率越小;經(jīng)過仿真還可發(fā)現(xiàn),交錯長度越長,譯碼的時間也越長。Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率CDMA標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼誤比特率曲線圖4.3隨機(jī)交錯、MAX-LOG-MAP下算法幀長變化的結(jié)果4.2碼率對Turbo碼性能的影響運(yùn)行條件:采用MAX-LOG-MAP算法下:迭代次數(shù)為3=Iter,256交錯長度,測試最大4.20=NdB,測試步長4.00=NdB,生成矩陣為[]1011,1101=g3GPP標(biāo)準(zhǔn)下,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.4中,當(dāng)采用MAX-LOG-MAP算法下,碼率1/2時,譯碼的誤碼比特率為0;碼率1/3,誤碼比特率為51048.8-?;CDMA標(biāo)準(zhǔn)下,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.5中,當(dāng)采用MAX-LOG-MAP算法下,碼率1/2時,譯碼的誤碼比特率為61063.8-?;碼率1/3,誤碼比特率為31097.1-?。由圖4.4和圖4.5的顯示結(jié)果看,碼率對譯碼的性能是有影響的:在其他條件同樣的情況下,碼率為1/2的譯碼性能比碼率為1/3的譯碼性能要差;碼率同樣的情況下,經(jīng)過比較在3GPP標(biāo)準(zhǔn)下比CDMA標(biāo)準(zhǔn)下性能強(qiáng)一些。4.3交錯種類對Turbo碼性能的影響運(yùn)行條件:采用MAX-LOG-MAP算法下:迭代次數(shù)為3=Iter,1/3碼率,測試10101010101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法3次迭代256交叉長度3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼誤比特率曲線圖4.43GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo誤比特率曲線101010101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法3次迭代256交叉長度CDMA標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼誤比特率曲線圖4.5CDMA標(biāo)準(zhǔn)的Turbo誤比特率曲線最大4.20=NdB,測試步長4.00=NdB,生成矩陣為[]1011,1101=g256交錯長度,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。101010101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率256交叉長度的Turbo碼誤比特率曲線圖4.6256交錯長度的Turbo誤比特率曲線在圖4.6中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,碼率1/3,3GPP標(biāo)準(zhǔn)下,譯碼的誤碼比特率為51048.8-?;CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為31097.1-?;隨機(jī)交錯標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為41021.1-?。512交錯長度,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.7中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,碼率1/3,3GPP標(biāo)準(zhǔn)下,譯碼的誤碼比特率為61059.4-?;CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為31001.1-?;隨機(jī)交錯標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為61063.4-?。1024交錯長度,程序仿真結(jié)束。運(yùn)行結(jié)果如圖。在圖4.8中,當(dāng)20=EdB時,MAX-LOG-MAP算法下,碼率1/3,3GPP標(biāo)準(zhǔn)下,譯碼的誤碼比特率為71008.4-?;CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為41072.3-?;隨機(jī)交錯標(biāo)準(zhǔn)下,誤碼比特率為71095.4-?。由圖、圖4.7和圖4.8的顯示結(jié)果看,交錯種類對譯碼的性能是有影響的:在101010101010Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率512交叉長度的Turbo碼誤比特率曲線圖4.7512交錯長度的Turbo誤比特率曲線Eb/N0dBBERMAX-LOG-MAP譯碼算法,3次迭代,1/3碼率1024交叉長度的Turbo碼誤比特率曲線圖4.81024交錯長度的Turbo誤比特率曲線其他條件同樣的情況下,交錯種類CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)下的譯碼性能比其他兩個標(biāo)準(zhǔn)下的譯碼性能要差,仿真時間也短。3GPP和隨機(jī)交錯譯碼性能比較湊近。4.4本章小結(jié)本章基于Matlab仿真平臺,對影響Turbo碼性能的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了仿真,設(shè)計(jì)參數(shù)包括:交錯深度(幀長、交錯種類、碼率。從對仿真結(jié)果的解析可知:在設(shè)計(jì)Turbo碼的時候,能夠依照實(shí)質(zhì)的需求,如誤碼比特率、譯碼運(yùn)算量、編碼復(fù)雜度、延時及傳輸效率等要求,來選擇交錯種類、幀長(交錯長度和碼率等參數(shù),這些結(jié)論也為提高Turbo碼性能的研究指了然方向。結(jié)論Turbo碼的出現(xiàn)為信道編碼理論和實(shí)踐帶來了一場革命,在理論上,它有著不同樣于過去的構(gòu)造,使經(jīng)過可譯碼編碼逼近信道容量成為可能;在實(shí)踐上,只要時延和復(fù)雜度贊同,Turbo碼可在各種惡劣條件下供給湊近極限的通信能力。本論文重點(diǎn)研究了Turbo碼的編碼器構(gòu)造,并基于Matlab對影響Turbo碼糾錯性能的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,依照仿真結(jié)果能夠得出以下結(jié)論:1、交錯長度越大,譯碼性能越好,但同時也延長了譯碼時間。2、降低碼率,可較大地改進(jìn)譯碼性能,但碼率的降低,意味著傳輸效率的降低,所以碼率的選擇,必定權(quán)衡傳輸效率和傳輸質(zhì)量兩個方面的得失。基于以上結(jié)論,關(guān)于贊同有較大延時的業(yè)務(wù),可選擇交錯長度較長或比較可靠的交錯種類;關(guān)于傳輸質(zhì)量要求較高的業(yè)務(wù),可合適降低碼率。關(guān)于Turbo碼的譯碼,應(yīng)該依照業(yè)務(wù)的要求,在兼顧傳輸效率和傳輸質(zhì)量的前提下,恰當(dāng)選擇其迭代次數(shù)、幀長和碼率等設(shè)計(jì)參數(shù)。Turbo碼在中高噪聲的應(yīng)用環(huán)境中的性能比過去其他的信道編碼要好好多,這是它的一大優(yōu)點(diǎn)。但是,Turbo碼也有自己的不足:1、計(jì)算量大,要獲取高碼率,常常需要很大的交錯器,這就增加了譯碼的復(fù)雜性,而較短的交錯器不能能達(dá)到高碼率,所以常常要依照實(shí)質(zhì)需要來確定碼率和計(jì)算復(fù)雜性之間的平衡來設(shè)計(jì)相應(yīng)的Turbo碼。2、由交錯和迭代譯碼造成的時延使Turbo碼在某些對時延要求高的通信系統(tǒng)(如數(shù)字電話、數(shù)字音像廣播、數(shù)據(jù)包通信、太空通信等中的應(yīng)用碰到限制。3、對相位敏感性高。4、有所謂的地板(floor效應(yīng),即錯譯率下降到必然程度(即稱為地板再下降就很慢了。5、理論解析困難,到此刻還沒有有對Turbo碼譯碼復(fù)雜性,比特誤碼率完滿的理論分析和估計(jì)。一般是經(jīng)過數(shù)值模擬與單個卷積碼、乘積碼、級聯(lián)碼比較或不同樣譯碼方法之間的性能比較。參照文件[1]C.E.Shannon.Amathematicaltheoryofcommunication.ReprintedwithcorrectionsfromTheBellSystem[J].TechnicalJournal;Vol.27,July,October,1948:379-423P,623-656P[2]C.Berrou,A.GlavieuxandP.Thitimajshima.NearShannonlimiterror-correctingcodinganddecoding:Turbo-codes[J].ICC'93,1993:1064-1074P[3]JungP,etal.DependenceoftheerrorperformanceofTurbocodesontheinterleaverstructureinshortframetransmissionsystems[C].Electron.Lett,1994,30(4:287-288P[4]BurbuleacuA.S,etal.Interleaverdesginforturbocodes[J].ElectronLeft,1994,30(25:2107-2108P[5]HagenauerJ.etal.Iterativedecodingofbinaryblockandconvohutionalcodes.IEEETrans[C].Inf.Th,1996,42(2:429-445P[6]LuGang,BhaskarKrishnamachari,CauligiRaghavendra.Anadaptiveenergy-efficientandlow-latencymacfordatagatheringinsensornetworks[C].WorkshoponEnergy-EfficientWirelessCommunica2tionsandNetworks(EWCN’04,2004,-6(5:543555P[7]SviridY.V,Weightdistributionsandboundsforturbo-codesEurop[J].Trans.Telecom.Rel.Tech,1995,42(6:1689-1709P[8]BenedettoS,etal.Designofparallelconvolutionalcodes.IEEETrans[J].Commun.1996,44(5:591-600[9]RobertsonP.etal.Acomparisonofoptimalandsub-optimalMAPDecodingAlgorithmsOperatingintheLogDomain[J].ICC'95,1995:1009-1013P[10]JungP.NovellowcomplexitydecoderforTurbo-codes.ElectronLett[J].,1995,31(2:86-87P[11]HagenauerJ,etal.AViterbiAlgorithmwithsoft-outputandItsApplications[J].GLOBECOM’89,1989:1680-1687P[12]JungP,etal,ComparisonofTurbo-codedecodersappliedtoshortframetrametransmissionsystems[J].IEEEJ-SAC,1996,14(3:530-537P[13]ZhouS.D,etal.Soft-outputAlgorithmwithlowmemoryrequirement[M].1995(5.[14]TELEMETRYCHANNELCODING.CCSDS101.0一B-6BLUEBOOK[S],2002.[15]劉東華.Turbo碼原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)初版社,2004.[16]IS.G.Wilson.DigitalModulationandCoding[J].EnglewoodCliff's,NJ:Prentice-Hall,1996.[17]3GPP2.PhysicallayerstandardforCDMA2000spreadspectrumsystems[C].ReleaseC,,C.S0002-C,Version1.0,May28,2002.胡濱,徐友云.基于3GPP交錯器的可變碼長Turbo碼并行交錯器設(shè)計(jì)[M].信息技術(shù),vol4,2006[19]LuGang,BhaskarKrishnamachari,CauligiRaghavendra.Anadaptiveenergy-efficientandlow-latencymacfordatagatheringinsensornetworks[C].WorkshoponEnergy-EfficientWirelessCommunica2tionsandNetworks(EWCN’04,