Turbo码译码性能与循环迭代次数探讨

Turbo码中独有的循环迭代结构是Turbo码具有良好的译码性能的一个重要原因。本文重点探讨了循环迭代次数对Turbo码译码性能的影响。并对探讨结果进行了计算机仿真 ,模拟出信噪比 -误比特率曲线。     

基于Turbo码迭代的低信噪比载波同步技术

针对低信噪比短突发通信系统的载波恢复问题,研究了一种基于迭代思想的载波相 位估计算法。该算法首先利用导频进行初始的载波相位估计,然后再利用Turbo译码器输出 的软信息进行载波相位细估计,进而实现有效的载波同步。仿真结果表明,该算法仅利用11 个QPSK导频符号就能校正较大范围的相位偏移,进而达到理想的误比特性能。     

系统极化码的置信传播译码性能分析

置信传播（BP）算法可以为系统极化码提供软信息作为判决依据,也可以为系统极化码在级联迭代译码中提供交换软信息。在详细描述基于信道极化结构的置信传播算法基础上,比较了系统极化码在软信息判决方法和极化编码判决方法下错误率性能的差异。仿真结果表明,软信息判决方法可以提高系统极化码的误比特率,在高信噪比下误帧率方面也略有提高。     

一种低复杂度的多元LDPC译码算法

针对多元低密度奇偶校验（LDPC）码译码复杂度高、时延大等问题，提出了一种基于硬信息的低复杂度多元LDPC译码算法。来自信道的接收信号在初始化时，先进行非均匀量化预处理。在迭代过程中，校验节点端只需传输单个比特的二进制硬可靠度信息至变量节点。在变量节点端，可靠度信息按比特位进行简单的累加和更新，无需任何的系数修正操作。同时，变量节点使用了全信息的方式将信息传输至与其相邻的校验节点。仿真结果显示，与基于比特可靠度（BRB）的多元LDPC译码算法相比，提出的算法在较低量化比特情况下，能获得约0.3 dB的译码性能增益，且译码复杂度更低。     

LDPC码的一种高效加权比特翻转译码算法

针对低密度奇偶校验(LDPC)码中加权比特翻转(WBF)译码算法在迭代过程中绝大多数情况都是进行单比特翻转，导致译码效率低并且可能会发生比特翻转“死循环”的现象，提出一种更为高效的加权比特翻转(EWBF)算法。该算法对翻转阈值进行了改进，使得每次迭代能够翻转多个比特，提高译码效率，并且能够避免译码过程出现的翻转“死循环”现象。仿真结果表明，所提译码算法与WBF算法、改进的WBF（MWBF）算法和IMWBF（Improved MWBF）算法相比，平均迭代次数分别降低51.6%~56.2%、49.6%~54.2%和48.1%~51.3%；而在译码性能方面，算法性能接近甚至优于IMWBF算法，当最大迭代次数设定为30次时，相比于IMWBF算法，在误码率为10－4时可获得0.92 dB 的增益。     

融合反距离加权和矩阵填充的位置指纹库构建

为解决位置指纹定位在离线阶段构建位置指纹库时耗费的人力和时间成本较大，构建指纹库效率低和利用空间插值法构建的指纹库精度不高的问题，提出了一种融合反距离加权和矩阵填充的位置指纹库构建算法。该算法仅需人工采集定位区域内少量参考点的接收信号强度值用作信标点指纹信息，结合反距离加权算法特性计算出次信标点指纹信息，根据位置指纹库数据矩阵的低秩性，应用奇异值阈值矩阵填充算法构建出位置指纹数据库。仿真实验结果表明，所提算法有效降低了矩阵填充算法构建位置指纹库所需的人工和时间成本，构建出的位置指纹库定位性能优于反距离加权和克里金空间插值法，接近传统人工采集法，显著地提高了位置指纹库的构建效率。     

基于RADIX-4的Turbo码全并行译码算法

针对Turbo码全并行译码算法译码迭代次数多、硬件消耗大的问题，提出了一种基于RADIX-4的改进译码算法。将译码算法中状态转移图的相邻两步状态合并为一步计算，译码时以“比特对”的形式操作进行迭代。在保留译码最大并行度同时，译码计算单元使用量减少一半，显著降低了Turbo码全并行译码算法的运算复杂度和存储开销。仿真结果表明，在相同迭代次数条件下，该方法的译码性能较全并行译码算法平均提高约0.5 dB。     

短码、周期长码直扩信号伪码序列盲估计

针对短码、周期长码直扩信号在不同的时延下伪码序列估计问题，提出了一种基于奇异值分解的盲解扩算法。在已知信息码元速率和伪码周期条件的前提下，算法首先把接收到的直扩信号按照一定长度进行分段构成相关矩阵并对此矩阵进行奇异值分解得出信号子空间，然后根据信号子空间和伪码序列的模糊关系，利用求解的模糊酉矩阵和特定约束条件（如m序列）去其模糊性，最终估计出伪码序列。仿真结果表明，该算法不仅解决了在不同的时延下估计伪码序列带来的问题，而且具有稳定性高、在低信噪比条件下有良好的估计性能等优点。     

基于快速OPAST算法的直扩信号PN码序列估计

在直接序列扩频（DSSS）通信对抗系统中，伪码（PN）序列估计是一个重要的研究课题。针对在某些情况下权值向量不收敛的问题，提出了一种基于快速正交投影逼近子空间跟踪（OPAST）算法和滑动窗技术的直扩信号PN码序列估计算法，对非同步接收DSSS信号按照宽窗口分段，利用快速OPAST算法提取主特征向量，滑动窗技术实现码同步。该算法迭代权值向量具有正交性以及良好的收敛性，同时解决了常见相位模糊问题。算法具有较低复杂度，数据存储量少，易于硬件实现与实时处理。仿真结果表明，在-10 dB的较低信噪比背景环境中，该快速OPAST算法可以正确有效地估计出PN码序列。     

归零Turbo码参数的盲识别

针对归零Turbo码码率、码组起点、交织起点、交织长度参数识别问题，首先引入矩阵秩量比的概念，推导出适用于归零Turbo码矩阵秩量比下限，提出了基于秩量比判决门限的码长识别算法；其次，遍历一交织帧输出码元，找出最小秩量比对应的位置，实现交织起点和码组起点的识别；然后，依靠完整的交织帧输出数据，利用分析矩阵实现码率与分量编码器中寄存器个数识别；最后，由以上识别的参数计算出交织长度。仿真结果表明：在信噪比为5 dB时，单靠信息序列，各部分的识别概率能达到80%以上；在交织长度为100时，提出的识别算法与传统算法相比，性能相近，识别时间大约缩短为原来的1/3。     

不等长包的CRC约束Turbo译码

约束Turbo译码方法的编码方案是由Turbo码及错误检测码级联而成.该译码方法可以降低Turbo译码的复杂度,同时可以节省译码时间.遗憾的是,由于不正确包满足校验检测导致错误信息的传播,在中低信噪比时,译码性能有所降低.为了减小此类错误包的出现,文中采用不等长包构成一个长帧,在迭代之初,仅对短包进行检测,当不满足校验的短包数量小于给定值时,才对长包进行检测.仿真结果表明,文中给出的方案有效地减小了错误检测的包的数量,在中低信噪比下,译码性能也得到了提高.     

Turbo乘积码的两种迭代译码器的比较

提出了Turbo乘积码的并行迭代译码原理，对比分析了一种新的并行迭代译码器和传统的串行译码器，给出了以扩展汉明码(32，26，4)、(64，57，4)为子码的二维Turbo乘积码(32，26，4)。、(64，57，4)。在通过两种不同的译码器时的仿真结果。仿真结果表明，采取并行迭代译码器，在保持同样的译码性能的同时降低了译码延时。     

一种咬尾双二进制Turbo码并行译码方案

针对双二进制Turbo译码使用并行、滑动窗联合译码技术时，其咬尾的编码构造和窗分割导致边界状态值难以获取的问题，提出了一种新咬尾Turbo码并行、滑动窗译码方案——扩展交叠方案。该方案采用了边界状态盲估计和滑动窗状态回溯两种新译码技术。相比于传统的边界状态度量传播方法（又称迭代法），新方法一方面提高了边界状态度量的准确性，从而加快了译码收敛速度，一定程度上减小了高信噪比下的性能损失；另一方面避免了存储前一次译码的迭代度量值，更有利于硬件设计。仿真表明，新方案在64左右的中等窗长下即可消除并行和滑动窗影响，逼近原始无并行无滑动窗译码的性能，且窗长越小，其相较传统迭代法带来的译码性能增益就越明显。该方案具有较好的实用性和应用价值，可以满足5G的高速率、低时延和低存储的数据传输要求。     

频率选择性信道下Turbo码和SC-FDE的联合方案

针对频率选择性信道下宽带数据传输存在符号间干扰(ISI),提出了一种频率选择性 信道下联合Turbo码和单载波频域均衡（SC-FDE）的宽带传输方案。通过改进传统SC-FDE结 构,设计了一种SC-FDE软信息提取方法,提高了进入Turbo码译码器先验信息的精确性,从 而改善了系统整体性能。仿真结果表明,相比较于硬信息输出,采用SC-FDE软信息输 出能够改善输出信噪比,提高系统性能。     

基于EM的低复杂度迭代载波同步算法

编码辅助载波同步算法充分利用译码软信息,可获得较理想的同步性能,但是目前 这类算法存在复杂度高、处理时间长的问题。首先在推导迭代载波同步中后验均值与译码软 信息关系的基础之上,通过选择性地进行译码判决反馈来减少不必要的计算点数,再根据前 两次的迭代结果自适应地减小频率搜索区间长度,从而大幅降低同步参数估计的运算量。仿 真结果表明,该算法能够有效工作在低信噪比环境下,可获得接近理想同步条件下的译码性 能。     

一种新的缩短RS码迭代译码方案

为了在EPON中应用GF(256)标准RS码对信息帧长大于255位的信息流进行编码,并提高RS码的编码增益,提出了一种新的缩短RS码的编译码方案。该方案通过两个缩短RS码的交叠编码和互相迭代译码,可以提高编译码增益。RS码BM硬判决译码和chase软判决译码的计算机仿真表明,该方案对缩短RS码的软硬判决译码性能都有明显提高。     

高码率自适应Turbo编译码器的设计与FPGA实现

提出了一种高码率自适应Turbo编译码器的FPGA实现方案。在编码模块中采用特定参数的分组螺旋对称交织器,使编码器能通过删余构造高码率,且能通过相同的结尾比特使两个分量编码器的寄存器状态均归零。在SOVA译码模块中,各状态下路径的累积度量值的并行计算和可靠性值的并行更新使译码速度大大提高。仿真结果表明,该高码率自适应编译码器有良好的误码性能和较高的实用价值。     

Turbo码的Taylor-Log_MAP译码算法

以Turbo码基本理论和算法为基础,依据无线信息传输的实际要求和Taylor级数的基 本原理,提出了一种Turbo码的Taylor-Log-MAP高效译码算法。该算法对基本的Log-MAP 算法中K运算利用Taylor级数进行展开,针对实际的信道需求对展开式进行截断,实现了Tur bo码 的最佳译码。与传统的对数域最大后验概率译码算法相比,该算法基本保持了优良的译码 性能,同时避免了复杂的对数运算,减小了运算量。仿真结果表明,与现 有的RS码性能相比,使用Turbo码可以获取5 dB的信噪比增益。     

基于Turbo-TCM与时空分组码的级联系统的次优译码算法

针对瑞利信道中存在的严重的多径衰落，本文实现了Turbo-TCM方案与时空分组码的级联系统，以期利用空间分集改善系统的误码率性能。针对级联系统的译码，本文给出了一种具有低译码时延的次优译码算法，该算法的特点是各模块独立译码，先算比特对数似然比再进行二进制Turbo码译码。最后通过计算机仿真给出了使用该次优译码算法的Turbo－TCM方案与时空分组码的级联系统的译码性能。仿真结果说明，当发射天线数目一定时，随着接收天线数目的增加，译码性能的增益随之增加而帧长对译码性能的影响则随之减小。