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移动WiMAX网络编译码技术研究

作　者: 曹贺秋
导　师: 顾学迈
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 卷积Turbo码 最大后验概率译码 MAX-LOG-MAP 滑动窗 定点量化
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 34次
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内容摘要


宽带无线接入技术从20世纪90年代开始快速的发展起来,但是一直没有统一的全球性标准。IEEE802.16标准的提出的目的是为了建立一个全球统一的宽带无线接入标准。WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,微波接入全球互操作性)(即802.16e协议)论坛的成立很快得到了厂商和运营商的关注,并积极加入到其中,很好的促进了IEEE802.16标准的推广和发展。WiMAX技术具有诸多优势,诸如较小的开销和风险投资,长距离下的高容量,系统容量的可升级性以及有效的服务质量控制等。本文首先介绍了WiMAX物理层信道编译码原理。编码部分协议规定了卷积码,块Turbo码,卷积Turbo码和低密度校验码等四种编码方式,强制要求支持卷积码。本文选择了卷积Turbo码作为研究对象。协议中对卷积Turbo码的编码原理有详细介绍,本文选择了卷积Turbo码作为译码方法。卷积Turbo码以Turbo码为基础,拥有可以达到山农极限的突出纠错能力。其次阐述了卷积Turbo码几种译码方法的推导过程,包括最大后验概率译码(MAP),LOG-MAP译码,MAX-LOG-MAP译码,Enhanced MAX-LOG-MAP译码。MAP算法是卷积Turbo码的经典译码算法,但由于其复杂度太高,对其进行简化得到LOG-MAP算法。MAX-LOG-MAP算法则是LOG-MAP的进一步简化,并在MAX-LOG-MAP的基础上进行加权,得到Enhanced MAX-LOG-MAP算法。本文采用的滑动窗Enhanced MAX-LOG-MAP算法是考虑到实现时吞吐量的要求,将数据分块进行处理。最后介绍了译码器的FPGA实现。给出了译码器的整体结构,并分别阐述了译码器五个主要模块(主控模块,分量译码器模块,交织/解交织模块,迭代终止检测模块和硬判决打包模块)的功能,计算结构和实现原理。对译码器的定点量化性能,译码性能进行了仿真对比,并对程序的主要路径进行了优化,因而大大提高了译码器工作频率。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 研究目的和意义  10-14
    1.2.1 WiMAX的技术优势  10-11
    1.2.2 WiMAX的物理层关键技术  11-12
    1.2.3 差错控制码的应用价值  12-14
  1.3 国内外在该方向的研究现状及分析  14-15
  1.4 本文研究内容和组成结构  15-17
第2章 移动WiMAX物理层信道编码原理  17-31
  2.1 数据的随机化  18
  2.2 FEC编码  18-28
    2.2.1 卷积码  19-21
    2.2.2 Turbo码  21
    2.2.3 卷积Turbo码  21-27
    2.2.4 咬尾卷积编码  27-28
  2.3 交织与解交织  28-29
  2.4 重复及数据调制  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 卷积Turbo码译码原理  31-43
  3.1 最大后验概率译码  32-37
    3.1.1 前后向状态度量的计算  33-34
    3.1.2 分支度量的计算  34-36
    3.1.3 MAP算法的实现步骤  36-37
  3.2 LOG-MAP算法  37-38
  3.3 MAX-LOG-MAP算法  38-41
    3.3.1 状态度量与分支度量  38-39
    3.3.2 后验软信息的计算  39-40
    3.3.3 外信息的计算  40-41
    3.3.4 Enhanced MAX-LOG-MAP算法  41
  3.4 本章小结  41-43
第4章 卷积Turbo码译码器的FPGA实现  43-65
  4.1 卷积Turbo码译码器的整体架构  43-44
  4.2 卷积Turbo码译码器核的算法及结构  44-45
  4.3 Enhanced MAX-LOG-MAP的译码量化性能  45-46
  4.4 吞吐量的计算  46-48
  4.5 FEC块包格式  48-51
    4.5.1 输入数据包格式  49-50
    4.5.2 输出数据包格式  50-51
  4.6 Ctc_decoder_core模块的实现  51-62
    4.6.1 主控模块  52
    4.6.2 分量译码器模块  52-60
    4.6.3 交织/解交织模块  60-62
    4.6.4 迭代终止检测模块  62
    4.6.5 硬判决打包模块  62
  4.7 译码器核的优化工作  62-64
    4.7.1 模归一化的问题  62-63
    4.7.2 主要路径优化  63
    4.7.3 资源占用率  63-64
  4.8 小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信道编码理论
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