Turbo码的Max-Log-MAP算法研究

摘要

Turbo码最先在1993年被发现。由于其接近Shannon极限的解码性能，Turbo码曾一度成为信道编码领域的研究热点。经过科学研究者十多年的不懈努力，Turbo码优异性能背后的理论解释也渐渐浮出水面。随着理论基础的日益完善，Turbo码开始进入实际应用领域。现在，它已经被使用在诸如CDMA2000，WCDMA，3GPP等诸多的当代通信协议中。 一般而言，硬件实现Turbo码的难点在于寻找硬件实现复杂度与对应解码性能之间的平衡。本文主要讨论Max-Log-MAP算法下的Turbo解码器的算法复杂度的减低。加法运算阿拉，乘法运算，加之所有Max-Log-MAP算法使用到的定点数据构成了一个交换max-sum半环。由于交换率适用于半环，本论文利用这一性质，不仅使得硬件实现Max-Log-MAP时的复杂度大大降低，同时也避免了传统算法中的向右移位(shift)运算。使用(21，37，4096)Turbo码性能仿真表明：由于避免了移位运算，数据量化以后的精度比特在几乎不影响最终性能的前提下，可以从3位减少到2位。这样的话使用Max-Log-MAP算法的Turbo解码器数据存储空间可以进一步降低。 本论文第1章为绪论，介绍Turbo码的性能以及研究现状。 第2章回顾了Turbo码编解码器结构以及几种常用的解码算法。由于Max-Log-MAP算法的某些特有性质，对应的简化的Turbo码解码器结构以及已有的算法简化方法在第3章给出。 作为预备知识，本文第4章介绍了定点量化以及max-sum半环的基本概念。第5章推导如何在Max-Log-MAP构成的max-sum半环上使用分配率以降低计算复杂度和减少临时数据存储空间。应用上述的简化算法在实际应用领域的仿真在第6章给出。 对于基于Max-Log-MAP算法的Turbo解码器的实现，本文具有一定的指导意义。第5章推导出结论：由于使用了分配率，基于Max-Log-MAP算法的Turbo解码器的计算复杂度的降低是相当可观的。同时程序仿真的结果也验证了在几乎不影响解码性能的前提下，所有相关变量的精度比特可以减少1位。可以看到，无论是计算复杂度的降低，还是变量的存储空间的缩减，都可以通过分配率的合理使用而获得。

目录

摘要

第1章.绪论

第2章.Turbo编解码器结构以及性能比较

第3章.Max-Log-MAP算法的Turbo解码器

第4章.数字定点量化以及max-sum半环

第5章.应用交换率

第6章.仿真结果

总结与展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致谢