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《上海大学》 1999年
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二维码
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Turbo码几个关键问题的研究

邓家梅  
【摘要】:Turbo码最初的含义是并行级联卷积码,当时Turbo码的编码是由二个相同的编码器和一个交织器组成的。第一个编码器直接对输入的信息序列进行编码,第二个编码器对经过交织器打乱顺序后的信息序列进行编码。后人将Turbo码的思想引伸到分组码的领域,又提出混合级联码,可以说,随着研究的不断深入,Turbo码研究的范围也在不断扩大。总的来说,对Turbo码的研究包括编码器、交织器的设计及软输入软输出迭代译码器的研究。研究Turbo码前景广阔,有很多新的规律有待研究。然而,到目前为止,研究Turbo码成果的报导还不是很多。 本文首先对课题的研究背景及有关级联码的进展情况进行了分析介绍,并论述了国内、外级联码研究工作的进展状况及趋势,指出了研究工作中存在的一些问题,说明了本课题研究的学术价值,以及本课题的具体内容。本文接着介绍了一些必须的基础理论和Turbo码的编、译码结构原理,详细阐述了迭代译码思想的发展状况及其结构原理,从而得出了研究本课题的理论基础,并在此基础上具体分析了Turbo码在性能上的优缺点。 接着,本文对最大后验概率译码算法(MAP算法)进行了论述与阐明,在此基础上,对并行结构Turbo码迭代译码器进行改进,提出了,一种新型的译码结构——串行迭代译码结构,并利用人工智能中的信念网络进行论证。串行迭代译码方法的迭代增益恒为1,与Divsalar等人提出的并行译码方法需使用模拟退火算法估计迭代增益相比,前者的计算量大为减少,且性能不变,对 1999年上海人学博士学位论文 此本文采用实验方法对这两种译码方法进行了计算,实验数据表 明:二者的性能曲线吻合良好。 然后,本文研究了并行级联扩展汉明码的编码技术、译码技 术,得出了一种从汉明码篱笆图到扩展汉明码篱笆图的技术;对 并行级联汉明码及并行级联扩展汉明码的性能进行了实验分析, 得出了一种离Shannon极限距离仅1 dB左右的中到高码率的码, 这补充了现在已存在的一些方法的不足之处,例如,并行级联的 卷积码适于在码率低于l/2的情况,而并行级联的汉明码适于在 码率高于2/3的情况;另外,本文研究了不同交织器对并行级联 码的性能的影响程度以及交织器大小对并行级联码的性能的影响 程度,得到了一种适合于并行级联扩展汉明码的交织器。 研究了一类低率的并行级联Hadamard码的编码、译码技 术;在快速Hadamard变换的基础上,阐述了减少输人及减少输 出情况下的快速Had帅ard变换,并讨论了基于这种特殊的快速 Hadamard变换的MAP算法,提出了一种基于快速Hadamard变 换的简便、快速、有效的译码方法;获得了一种适用于移动语音 通讯系统的码,在这种系统中,短帧是必须的而相对高的误码率 (10--2或10一3提允许的。采用并行级联Hadamard码,所得的帧长 200左右的码在比特信噪比0.4dB时可使误码率达到10一,,在 一0.4dB即可使误码率达到10理。 最后,针对并行级联码不可避免的地板效应,提出了一种 改善此地板效应的方法—采用扩展汉明码作为外码、并行级联 Hadamard码作为内码进行串行级联的混合级联技术;详细讨论 了该混合级联码的编码、译码技术及其联接技术;并巧妙地采取 一种切换装置有选择地进行外码的译码,使混合级联码在低信噪 比及高信噪比一下性能良好,由此获得了适用于移动数据通信的 Turb。码几个关键问题的研究 码。这种码在帧长200左右可以在比特信噪比1 .7dB时误码率达 到10一,及帧长280左右可以在比特信噪比l.ldB时误码率达到 20一5。 本文的结论部分,对所做的工作作了总结,并对进一步的研 究工作指出了方向。
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