Turbo码双归零技术的研究

摘要

信道编码是移动通信系统中的关键技术之一。随着信道编码理论的发展，1993年，Berrou等人提出了Turbo码，它是并行级联卷积码的简称，仿真结果表明其译码性能可以接近Shannon理论值。正因为其优异的性能，Turbo码在通信领域得到了广泛的应用，也被选为第三代移动通信系统的编码方案之一。由于在进行性能分析时总是假设Turbo码的第一个分量码归零，而第二个分量码的编码格图结束状态未知。所以，通过对交织器增加一定的限制，使两个编码器格图同时归零，就能在一定程度上提高Turbo码的性能。这正是本文研究的Turbo码的双归零技术。
　　 本文先介绍了Turbo码的基础知识：讨论了Turbo码编码器的结构，分析了影响Turbo码性能的主要因素：分量码、删余矩阵、交织器等；讨论了Turbo码译码器的结构，分析了各种译码算法：最大后验概率算法(MAP算法)、LOG-MAP算法和MAX-LOG-MAP算法等，并进行了复杂度的比较。接着，通过对不同设计参数条件下Turbo码性能的仿真，得出参数的经验性选择。然后，又从逻辑和距离谱两方面，深入探讨了双归零技术的必要性。
　　 本文在详细介绍双归零交织器的设计原则后，引入了一种双归零算法，并进行了各种交织深度(如64、128、512和1024)的仿真，仿真实验环境为：在AWGN信道中，采用BPSK调制方式，码率为1/3，LOG-MAP译码算法，迭代次数为3。仿真结果表明：不同的交织深度下，不同的归零方式对Turbo码性能的影响也不同。针对该算法存在若干不足：没有明确的解析式、码字间的随机性不够和浪费系统空间等，又设计了一种改进的双归零算法，并进行仿真验证，结果表明译码性能有所提高。