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Turbo码及相关技术研究

【摘要】:Turbo码作为具有接近Shannon极限的纠错编码,由于其优异的性能引起国内外学者的广泛关注,是一段时期研究的热点课题。虽然至今Turbo码研究无论在理论上,还是在实用化上,都得到了快速的发展。但其编码机理、迭代译码算法的改进及其技术的应用,仍然是学者们所关注的热点。近十年来已经召开了三次(97年、00年、03年)国际会议专门探讨其理论、技术及应用,2006年即将召开第四次Turbo码及相关课题的研讨会。 Turbo码之所以表现出接近香农理论极限的优异性能,主要是由于它采用了迭代译码思想,迭代译码思想也为解决其它通信技术问题提供了新的思路。论文结合具体科研课题,主要针对Turbo编码结构中交织器的优化设计、提高Turbo码的实时性以及Turbo码的应用等几方面进行了研究。 论文的主要研究工作包括以下几个方面: 1.通过Turbo码中交织器的基本特性和交织器结构对Turbo码性能的影响分析,从改善Turbo码的距离谱和交织器对迭代译码适应性的设计原则出发。研究了基于距离谱和迭代译码适应性的交织器综合设计方案。仿真结果表明,所设计的交织器具有良好的性能。 2.以提高译码实时性为出发点。研究了具有检测功能的Turbo码编译码方法,该方法借鉴通信系统中校验码的检测功能,通过插入奇偶比特Turbo编码将检测与Turbo码译码相结合,根据误码性能要求,可以在Turbo码迭代译码中减少不必要的迭代,从而提高译码实时性。此外,论文通过对Turbo码译码算法和分块并行译码算法的理论分析,研究了基于分块并行译码算法的Turbo码译码。研究结果表明,该译码可以在不明显增加硬件复杂度的情况下,大大缩短译码时间而无性能损失,为Turbo码应用于高速实时信道的数据通信提供了依据。 3.研究了Turbo码译码迭代停止判决方法,通过对交叉熵(CE)、符号变化率(SCR)、辅助硬判决(HDA)和循环冗余校验(CRC)等停止判决的分析,提出了改进的迭代停止判决方案,该方案在不降低译码性能的情况下,可以进一步减少Turbo译码平均迭代次数。

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