课程设计论文-turbo码编译码及Matlab仿真.doc

设计课程设计论文题目turbo码编译码及Matlab仿真学院物理科学与技术学院专业通信工程年级2010学生姓名学号指导教师二○一三年六月第1章绪论纠错码技术在过去的八年中发生了翻天覆地的改变。从1993年,,,它与以往所有的码的不同之处在于它通过一个交织器的作用,,使得译码复杂性大大降低。它采用两个子译码器通过交换称为外信息的辅助信息,相互支持,从而提高译码性能。外信息的交换是在迭代译码的过程中实现的,前一次迭代产生的外信息经交换后将作为下一次迭代的先验信息。人们将Turbo码中子译码器互换信息以相互支持的思想称为“Turbo原理”。这种思想可运用于其他场合,如信道均衡,码调制,多用户检测,信源、信道联合译码等。日前Turbo码的研究尚缺少理论基础支持,但是在各种恶劣条件下(即低SNR情况下),提供接近Shannon极限的通信能力已经通过模拟证明。但Turbo码也存在着一些急待解决的问题,例如译码算法的改进、复杂性的降低、译码延时的减小。作为商用3G移动通信系统的关键技术之一,Turbo码也将逐渐获得较好的理论支持并且得到进一步开发和完善。,Turbo码编码器主要由分量编码器、交织器复接器组成。分量码一般选择为递归系统卷积(RSC,onvolutional)码,当然也可以是分组码(BC,BlockCode)、非递归卷积(NRC,Non-RecursiveConvolutional)码以及非系统卷积(NSC,Non-onvolutional)码,但从后面的分析将看到,分量码的最佳选择是递归系统卷积码。通常两个分量码采用相同的生成矩阵,当然分量码也可以是不同的。复接器 分量编码器CRS1交织器 分量编码器CES2 图1Turbo码的编码器结构以分量码为RSC为例,分量编码器为递归系统卷积码(RSC)编码器。第一个RSC之前不使用交织器,后续的每个RSC之前都有一个交织器与之对应。一个Turbo编码器中原则上可采用多个RSC,但通常只选用2个,因为过多的RSC分量编码器将使得译码非常复杂而难以实现。通常的Turbo码编码器中,长度为N的信息序列在送入第一个分量编码器的同时作为系统输出直接送至复接器,同时经过一个N位交织器,形成一个新序列(长度与内容没变,但比特位置经过重新排列。与分别传送到两个分量码编器(RSC1与RSC2)。一般情况下,两个分量码编码器的结构相同,生成分量码校验序列和。与未编码的信息序列经过复接后,生成Turbo码序列,将编码序列调制后,即可发射进入信道传输。(RSC)纠错编码是将k位的输入信息码元编成n位的输出信道码元,在编码中,可以采用一定的算法,使输出码元中的k位与输入码元一致。这样,输入码元与输出码元有明显的对应关系,这种码称为系统码[。系统码中一致的这k位数据称为信息位,输出码元其余的n-k位称为校验位,不满足这种关系的码称为非系统码。同样的,卷积码可以分为系统卷积(SC,onvolutional)码与非系统卷积(NSC,Non-onvolutional)码两大类。以下图2的(2,1,2)卷积码为例,设时刻k的输入码元为,输出码元为和,则输出码元与输入码元的关系为 D2D1图2(2-1)(2-2)式中,—的系数,—的系数。非递推系统卷积码,约束长度K=3,但码生成多项式为Gl=4,G2=5。它的输出码元与输入码元的关系为(2-3)(2-4)系统码的结构比非系统码的简单,模2加法器和连线的数量都比非系统码的要少。RSC码是由一个NSC码编码器通过反馈,并使等于输入信息比特而构成的。对RSC编码器,移位寄存器输入不再是数据比特,而是一个新的二元变量。如果=,输出为式(2-4),其中由代替,而由下式递推计算(2-5)式中(2-6)式(2-5)可写为(2-7)下面讨论为什么选择RSC编码器作为Turbo码的子编码器。首先,RSC码具有系统码的优点。因为系统码在从码字恢复出信息序列时无需求逆,这一特性使用户在译码时无需变换码字而直接对接收的码序列进行译码。所以,RSC码对于NSC码而言译码简单、快速。其次,还可以从Turbo码重量分布的角度给予解释。通过观察递归卷积码与非递归卷积码的低重量信息序列所产生的码字的分布情况,可以发现二者之间有明显的不同,低重量的输入信息序列经过非递归卷积编码器之后,只能产生低重量的监督码元序列,低重量码字的增加将严重影响Turbo码的性能,而低重量的信息序列经过递归卷积编码之后,输