高速turbo译码器迭代终止策略研究

摘要

turbo码是一种性能优越的信道编码技术，3GPP长期演进LTE系统和LTE-Advanced系统中的信道编码均采用了turbo码。LTE-A系统标准中要求下行峰值速率1Gbit/s，上行峰值速率500Mbit/s。为符合LTE-A系统1Gbit/s的高传输速率的要求，需要对传统的turbo编译码器进行改进，设计和验证符合未来无线通信系统中高传输速率要求的新型译码算法架构。
　　迭代终止策略是提高译码速度的关键技术之一，能够在误码性能损失较小的情况下大幅减少turbo译码过程中平均迭代次数，提高迭代译码速度。本文主要针对turbo码译码迭代停止准则进行研究和改进，对常见的迭代停止准则在高速传输应用场景下进行仿真分析，筛选出迭代速度最高的S3准则，并针对S3准则提出了一种新的改进算法，利用软信息参量的统计值作为度量来判断是否应停止迭代过程。本文还新提出了另一种基于余弦相似度的算法，采用两个SISO译码器输出的外信息序列的余弦相似度值作为度量，来判断迭代过程是否需要终止。仿真结果表明，与已有迭代停止算法相比，两种新算法均大幅降低了平均迭代次数，提高了turbo码译码器的译码速度；而在误码性能方面只有很小的损失或几乎没有损失。S3改进算法在高比特信噪比环境下对译码速度的提高十分明显；而余弦相似度算法在低比特信噪比环境下节省迭代次数效果显著。本文提出的两种新算法均可根据实际应用环境用于设计高速turbo码译码器，以满足对于turbo码高速译码的需求。

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1 绪 论

1.1 信道编码的发展

1.2 LTE-A系统的信道编码

1.3 本文研究内容与全文结构

1.4 本章小结

2 高速译码器的动态迭代终止机制

2.1 高速译码器的算法结构

2.2 高速译码器的关键技术

2.3 停止准则介绍

2.4 常用迭代停止准则

2.5 其他迭代停止准则

2.6 常用停止准则仿真与分析

2.7 本章小结

3 可靠性度量的软判决准则及改进策略

3.1 可靠性度量的软判决准则S3

3.2 软判决准则S3的改进策略

3.3 S3改进算法的仿真分析

3.4 本章小结

4 基于余弦相似度的迭代停止策略

4.1 基于余弦相似度的迭代停止策略

4.2 余弦相似度算法仿真分析

4.3 两种新算法对比分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 英文缩写对照表

附录2 攻读硕士学位期间课题与论文