Turbo碼的碰撞自由及二次置換多項(xiàng)式交織器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能仿真.pdf

1、1993年出現(xiàn)的Turbo碼，由于其很好的運(yùn)用了Shannon信道編碼理論中的隨機(jī)性編碼條件，從而獲得了接近Shannon理論極限的譯碼性能，首次證明了香農(nóng)理論的正確性。實(shí)現(xiàn)Turbo碼隨機(jī)性編碼的方法是交織器的使用。一個(gè)好的交織器能夠使輸入的信息序列經(jīng)過交織后盡可能地隨機(jī)化，從而避免產(chǎn)生低重量碼字的信息序列在經(jīng)過交織后編碼仍然產(chǎn)生低重量的碼字。對(duì)于一個(gè)交織塊長(zhǎng)N而言，存在的交織器的個(gè)數(shù)有N！個(gè)。如何在交織器集合中篩選出優(yōu)秀的交織就成為

2、了研究關(guān)鍵。
　　 本文首先分析了Turbo碼的編譯碼原理，介紹論文的研究?jī)?nèi)容，主要貢獻(xiàn)和組織結(jié)構(gòu)。接著對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)典交織器進(jìn)行分析和研究，總結(jié)出了各種交織器的優(yōu)點(diǎn)和不足，為交織器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考標(biāo)準(zhǔn)。
　　 采用迭代譯碼方案也是Turbo碼優(yōu)異性能的其中一個(gè)關(guān)鍵因素，但迭代譯碼需要較大的時(shí)延。隨著3G和4G通信系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)對(duì)時(shí)延和傳輸速率有了更高的要求。Turbo碼并行譯碼方案能夠顯著地降低譯碼延遲，適合高

3、比特速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，從而被廣泛采納。但是在Turbo碼分塊并行譯碼方案中，交織器的隨機(jī)置換可能引起存儲(chǔ)器地址爭(zhēng)用問題。因此在分塊并行譯碼方案中要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題就是設(shè)計(jì)出能夠避免存儲(chǔ)器地址爭(zhēng)用問題的碰撞自由交織器。這篇文章沿用了以往的設(shè)計(jì)碰撞自由交織器的一些較好的方法，并針對(duì)它們中存在的一些缺點(diǎn)，提出了兩種新的無碰撞S隨機(jī)交織器設(shè)計(jì)方案。和以往的行列S隨機(jī)交織器相比較，計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明它們具有較好的延展因子S值、平均碼字自由距離

4、和誤比特率性能。
　　 和S隨機(jī)交織器相比，2005年提出的二次置換多項(xiàng)式交織器也是一種性能優(yōu)異的交織器。它在一些交織塊長(zhǎng)較短的情況下，能夠獲得比S隨機(jī)交織器具有更好的性能，而在交織塊長(zhǎng)較長(zhǎng)的情況下，也能夠獲得接近S隨機(jī)交織器的性能。此外二次置換多項(xiàng)式交織器還有其它優(yōu)點(diǎn):它易于通過數(shù)學(xué)理論進(jìn)行分析，本身具有碰撞自由特性，占用存儲(chǔ)空間小，從而使它被選為3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)Turbo碼交織器。因此本論文也對(duì)QPP交織器進(jìn)行了研究。首先