浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

多模Turbo编解码器的正交交织器设计

采用多模Turbo编解码器可复用CDMA信道,显著增加CDMA系统用户容量．提出一种用于多模Turbo编解码器的交织器设计方法．以往有关Turbo码交织器的讨论多着眼于设计一个最佳交织器,最大限度降低校验比特间的相关性,从而降低误比特率,而本文从不同交织器间的相关性出发,基于素数序列,分别构造出一组具有最佳汉明正交特性和准最佳汉明正交特性的交织器族,适用于同步系统和异步系统内的多模Turbo编解码器．理论分析和仿真结果表明该方法是正确有效的。     

基于m序列的Turbo码交织器

Turbo码是近年来提出的一种高性能的信道编码.Turbo码交织器的设计是Turbo编解码器设计中的关键.分析了Turbo码对交织器的设计要求,根据m序列的伪随机特性,提出了一种利用m序列生成器的交织器设计.这种交织器可以大幅降低对寄存器资源的占用,而且结构简单易于实现.仿真实验表明,该交织器的性能介于查表法伪随机交织器和行列交织器之间.     

二进制与非二进制Turbo码性能研究

分别介绍了二进制Turbo码和非二进制Turbo码的编码器原理和译码器原理,重点研究了影响编码器性能的因素和MAP迭代译码算法,并对非二进制Turbo码的MAP算法做了相应的修改.仿真结果表明,在不同信噪比下,非二进制Turbo码的误比特率性能比二进制Turbo码的误比特率性能好.     

QPP交织器的性能分析

为了提高高速并行Turbo译码的效率,Turbo码需要改进其内部交织器。QPP(Quadratic Polynomial Permutation )交织器是一种新型的基于置换多项式的确定性交织器,由于其操作简便,复杂度低,结构灵活,性能优良,成为近年来Turbo码交织器研究的热点。分析了QPP交织器的原理,通过实验验证了QPP交织器及其反交织器具有最大无争用特性,该特性可以有效提高高速分块并行Turbo译码的效率。仿真结果表明,QPP交织器还可以显著改善高速分块并行Turbo译码性能。     

连续相位调制和Turbo乘积码的串行级联系统设计

针对Turbo乘积码(TPC)与递归连续相位调制(CPM)级联系统(TPC-RCPM)误码性能差的问题,提出了一种由Turbo乘积码、伪随机交织器和非递归CPM组成的串行级联系统.首先将输入数据进行TPC编码,并对编码序列进行随机交织,然后送至非递归CPM调制器,经过非递归连续相位编码后与转换矩阵相乘,经无记忆调制器输出映射波形.与其他TPC-CPM系统相比,该系统的调制参数能够灵活调整,可以充分弱化解调器的错误相关性,改善系统的误码性能.仿真结果表明,与TPC-RCPM系统相比,该系统有效地降低了误码率,对于MSK和4CPM信号,在误比特率为10-2～10-5时可以获得约2.2 dB和2 dB的信噪比增益.     

Turbo码的Simulink建模及性能测试

针对Turbo码编译码器结构复杂、仿真困难的问题,提出了一种完全基于Simulink模块的Turbo码仿真模型。编码器中,分量码采用循环系统卷积码,使分量码的奇序列与原始信息相同。译码器采用流水线译码方式,由Simulink模型库中的后验概率译码(A Posteriori Probability Decoder)模块构成,使译码过程变得直观和便捷,简化了编译码器的复杂性。通过仿真,分析了迭代次数、交织长度及不同译码算法对Turbo码性能的影响。结果表明,单比特信噪比(Eb/No)为2 dB时,误比特率(BER:Bit Error Rate)可以接近10-7;迭代次数增加到7次以后接近饱和;交织长度越大,Turbo码性能越好。     

Turbo码最优周期交织器的设计

从码重分布的角度分析了影响Turbo码性能的原因，介绍了Turbo码最优周期交织器的概念，为Turbo码提供了一种新的交织器设计方法。经实验验证，用提出的方法所设计的交织器具有较好的性能，易于实现。     

卷积码的有限响应输入序列及其码距特性

研究了卷积码的有限响应输入序列的特性和卷积码的误比特率的实用特性，提出了汉明距的一种解析求解法．利用这些特性和解析求解法，能够完全取代编码器设计中现有的计算机模拟方法，在搜索好码和计算误比特率方面具有明显的优越性，并可应用于Ｔｕｒｂｏ码中交织器的设计     

卷积码的有限响应输入序列及其码距特性

研究了卷积码的有限响应输入序列的特性和卷积码的误比特率的实用特性，提出了汉明距的一种解析求解法，利用这些特性和解析求解法，能够完全取代编码器设计中现有的计算机模拟方法，在搜索好码和计算误比特率方面具有明显的优越性，并可应用于Ｔｕｒｂｏ码中交织器的设计。     

Turbo码译码的动态停止迭代准则的改进

提出了一种改进的动态停止迭代译码准则和方法,即CRC-MOR(cyclic redundancycheck-measurement of reliability)迭代停止准则,解决了在Turbc码译码时进行多次迭代,造成较大的译码延时。对所提出的CRC-MOR迭代停止判决准则进行的仿真,以及仿真结果与CRC和MOR译码迭代停止判决方法相比较,验证了所提出的改进迭代停止准则在译码性能没有降低的情况下,可以明显地降低平均迭代次数,减小译码延时。     

C语言实型数据的编码和存储

C语言数据类型丰富,而数据类型的确定在程序设计中又至关重要,有必要对各种类型的数据进行深入细致的研究。在Turbo C 2.0中,实型数据包括float型、double型和long double型三种,编码长度分别为4B、8B和10B,从左至右,第一位为数据的符号位,接下来为指数的偏码,位数分别为8b、11b和15b,剩余部分为尾数的编码。存储时以字节为单位将编码逆序存放。通过转换公式可以轻松地实现数值与编码之间的转换,在实验的基础上归纳出了实型数据的相关属性。     

基于逐比特MAP算法的Turbo编码调制方式

给出了一种基于逐比特MAP算法的Turbo编码与多元调制相结合的编码调制方式。该编码调制方式通过删截Turbo码的校验位以获得高编码效率，将复用后的编码输出以Gray映射方式与多元调制结合从而获得高频带利用率，并采用逐比特MAP算法进行迭代译码。仿真结果表明，将Turbo码的高编码增益与多元调制的高频谱利用率有效地结合在一起，是一种功率和频谱高效的编码调制方式，它比传统的网格编码调制(TCM)方式有着更好的性能。     

跳频系统中Turbo码译码器的FPGA实现

给出了跳频系统中Turbo码译码器的FPGA(field programmable gate array)实现方案.译码器采用了Max-Log-Map译码算法和模块化的设计方法,可以对不同帧长的Turbo码进行译码.在Xilinx公司的FPGA芯片xc3s2000-4fg676上实现了帧长可变的Turbo译码器.在帧长为1 024 bit、迭代5次条件下,该译码器时延为0.812 ms,数据吞吐量为1.261 Mbit/s.分别在高斯白噪声和部分频带噪声干扰两种信道环境中测试该Turbo码译码器的误码率性能,在部分频带噪声干扰中使用了AGC(自动增益控制),结果表明,AGC有效提高了译码器在部分频带噪声干扰下的性能.     

Turbo码系统仿真及性能分析

在描述Turbo码的基本结构的基础上,对Turbo码进行计算机仿真研究,通过系统仿真讨论影响Turbo码性能的一些主要因素,并给出相应的仿真结果及分析。     

基于Turbo编译码方案的BPSK系统性能研究

在介绍Turbo码编、译码原理的基础上，建立一个典型BPSK通信系统模型。将Turbo码与其它编码方式分别运用于该系统模型，通过Matlab仿真，研究、分析了系统在不同编译码方式下的误比特性能。仿真结果表明，Turbo编译码方案在差错控制和纠错方面性能明显优于目前广泛应用的卷积码及其它线性分组码。在误比特率达到10^-5时。Turbo码的编码增益比其它编码方式高出1．5dB以上。     

Turbo码的高效调制方案

Turbo码由于其接近香农限的特性而倍受关注,但标准的Turbo码是低码率码,其频带效率低,为了利用Turbo码低误码率的特点,同时又能提高其频带利用率,一个简单的方法是让其与高效率的高阶调制方案M－QAM相结合,本在高斯信道和瑞利平坦衰落信道条件下对数域最大后验概率（log－MAP）解码算法进行了研究和修改,使之适合这2种信道和高阶调制方案,通过采用一种实用方法,使得编、解码系统具有通用性,同时推导出精确计算高斯信道下调制码元对数似然值（LLR）的计算公式,并与近似算法进行了比较,仿真结果表明,在2种信道中,该方案具有很高的编码增益,同时频带效率也得到了提高。     

无线通信中压缩图像传输的信源信道联合解码

提出了一种应用于矢量量化信源的QPSK调制的信源信道联合解码的新方案．该方案在不改变原有传输系统中的Turbo Log—MAP译码器结构的情况下，通过重组图像的错误检测，反馈信源的信息来改变译码过程中译码器间传递的外信息，从而提高信道译码的纠错能力．实验表明，通过应用这种联合解码方法，至少减少了一个数量级的比特错误，而且使用较小的迭代次数就可以达到较高迭代次数的效果．这将大大减少译码的延迟，使得Turbo码的应用更为广泛．     

Turbo码的并行迭代译码

根据Turbo码译码原理,提出了其并行的迭代译码方法。在译码过程中,通过控制外信息的传递来控制译码过程,提高误码率,改善译码性能。