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一种自适应Viterbi译码算法的研究与实现

银庆宏  
【摘要】:随着现代通信技术的迅速发展,高速和高可靠性成为衡量信息传输质量的关键指标。信道编码技术能够对信道差错进行控制,降低误码率,实现可靠性通信,具有重要的军事和民事意义。Viterbi译码算法及其实现技术是信道编码技术的一个重要组成部分,但是其存在自身的缺陷或不足。Viterbi译码算法的译码性能将会随着码的相关长度k增加而提高,但其实现的复杂度将以2k的比例增长。因此 本文结合实际项目的应用背景,以减少译码算法复杂度、提高译码速度为目标,对Viterbi译码算法及相应译码器的设计进行研究。本文在研究Viterbi译码算法的基础上,对影响译码算法复杂度和译码性能所需要考虑的关键因素进行了深入的研究。针对基于t-算法的自适应Viterbi译码算法存在的t值不易确定以及t值对应用环境适应较差的不足提出了一种自适应Viterbi译码算法——IAVA(Improved Adaptive Viterbi Algorithm)。该算法利用信噪比评估模块自适应地调整门限值的高低,并利用复杂度评估模块自适应地改变译码器的基状态数,从而合理利用硬件资源。当译码器工作于低信噪比环境中时门限被自动调高,保证译码性能的同时适当减少了译码器的复杂度;当工作于高信噪比环境中时门限被自动调低,此时译码器复杂度得到锐减,译码模式将切换到基-4模式从而提高了译码速度。通过仿真实验可以得到当信噪比在2.5dB左右时其译码复杂度已经减少到了标准译码器的一半左右,但其译码性能与之相比并没有明显减小;当信噪比在4dB左右时,译码器切换到了基-4模式,虽然此时译码性能较标准译码算法有所降低,但是其误码率仍然比较低,从而充分验证了该算法在大动态信噪比环境下的优越性能。 最后利用FPGA平台设计了一种IAVA译码器,给出了译码器的总体设计和分支模块设计,搭建了实验仿真平台,利用不同信噪比条件下的试验数据对算法进行了验证,表明译码器在适应环境方面具有良好性能。


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