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从第一代蜂窝系统,到今天5G通信系统成为研究的热点,通信系统经过了几代的发展。其中,Turbo码作为信道编码的方式,由于其接近香农极限的优异的性能,不仅成为3G移动通信的标准,也是5G移动通信标准的热门候选项。Turbo编码在信道估计、信道均衡、信号检测、加密技术及图像处理等领域也有着广泛的应用。
本文详细介绍了Turbo编译码的基本原理,对分量码、交织器及编码结构方法、迭代译码结构及迭代停止准则分别进行了论述,并对MAP类译码算法进行了详细的推导。
在Turbo码理论基础上,选用LOG-MAP译码算法、BPSK调制、迭代5次的情况下,在MATLAB平台对影响Turbo码误码率性能的三个因素编码码率、序列长度及信道信噪比进行了仿真分析和论证,得出结论:编码码率越低、序列长度越长、信道信噪比越高,Turbo码误码率越低。并从交叉熵与互信息的角度对译码过程进行改进,提出了一种新的自适应比例因子的方法,通过仿真试验,得出最佳比例因子组合。按照新的译码方案,对影响误码率的三个因素重新进行仿真分析,得出结论:采用新的自适应比例因子的方法时,Turbo码误码率受三个因素影响的规律不变,本文的改进不影响Turbo码译码结构的稳定性和收敛性。对改进前后的Turbo码误码率性能进行比较,通过仿真分析,得出结论:采用本文改进后的译码方案,普遍有效地提高了Turbo码误码率性能。
在vivado集成环境中,采用verilogHDL硬件描述语言完成对Turbo码编译码结构中各模块的FPGA设计,并在vivado仿真平台上对各模块进行了仿真。经过验证,在采用序列长度为7,编码码率为1/3,译码算法为MAX-LOG-MAP算法时,本文正确完成了Turbo编译码结构中各模块的功能。
本文详细介绍了Turbo编译码的基本原理,对分量码、交织器及编码结构方法、迭代译码结构及迭代停止准则分别进行了论述,并对MAP类译码算法进行了详细的推导。
在Turbo码理论基础上,选用LOG-MAP译码算法、BPSK调制、迭代5次的情况下,在MATLAB平台对影响Turbo码误码率性能的三个因素编码码率、序列长度及信道信噪比进行了仿真分析和论证,得出结论:编码码率越低、序列长度越长、信道信噪比越高,Turbo码误码率越低。并从交叉熵与互信息的角度对译码过程进行改进,提出了一种新的自适应比例因子的方法,通过仿真试验,得出最佳比例因子组合。按照新的译码方案,对影响误码率的三个因素重新进行仿真分析,得出结论:采用新的自适应比例因子的方法时,Turbo码误码率受三个因素影响的规律不变,本文的改进不影响Turbo码译码结构的稳定性和收敛性。对改进前后的Turbo码误码率性能进行比较,通过仿真分析,得出结论:采用本文改进后的译码方案,普遍有效地提高了Turbo码误码率性能。
在vivado集成环境中,采用verilogHDL硬件描述语言完成对Turbo码编译码结构中各模块的FPGA设计,并在vivado仿真平台上对各模块进行了仿真。经过验证,在采用序列长度为7,编码码率为1/3,译码算法为MAX-LOG-MAP算法时,本文正确完成了Turbo编译码结构中各模块的功能。