学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

WiMAX系统中CTC编译码器算法分析与方案设计

作　者: 张子翔
导　师: 彭启琮
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: WiMAX 卷积Turbo码迭代译码 Enhanced Max-Log-MAP算法递归反馈算法
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

纠错编码是无线通信系统中非常重要的一个子系统,该模块的性能会极大影响到整个通信系统的性能。作为全球微波接入互通(WiMAX, World wide Interoperability for Microwave Access)标准的信道编码方案之一,卷积Turbo码(CTC, Convolutional Turbo Code)是将多个卷积码以并行级联的方式结合组成的一种纠错编码方式,具有码字灵活,帧长和码率变化范围大的优点。CTC具有近似伪随机长码的特性,能够提供非常接近Shannon限的通信能力,并且又有很强的抗衰落和抗干扰能力,使得CTC即使在恶劣的通信环境中也能提供可靠性能。CTC如此优异的性能吸引了来自全球各地研究人员的高度关注。深入研究了CTC编译码算法及其在WiMAX系统中的应用。结合传统Turbo码的编码原理系统介绍了IEEE 802.16e标准中CTC的编码器结构,并分析了该CTC编码器结构对于传统Turbo码的改进。系统分析了在两个分量译码器之间进行迭代译码的CTC译码原理。在讨论Viterbi算法和SOVA基础上,详细分析了MAP算法,Log-MAP算法以及Max-Log-MAP算法等CTC分量译码算法的数学原理和算法流程。从译码性能和运算复杂度两个方面对各分量译码算法进行评估对比。综合这两方面因素后,选择Enhanced Max-Log-MAP算法作为CTC译码器的分量译码算法。对CTC译码流程进行改进和优化。结合IEEE 802.16e中CTC分量编码器状态循环特性,引入一种新的算法-递归反馈算法,来解决连续迭代译码之间前后向递归初始化的问题。仿真结果表明递归反馈算法对译码性能至少有0.5 dB改善。根据所选择的分量译码算法以及对译码流程进行的改进和优化,设计了基于MATLAB的符合IEEE 802.16e标准中OFDMA类型物理层要求的CTC编译码仿真系统。并且通过优化算法结构,改善算法流程以及分析系统中关键参数的设置,设计能够用于实际系统模块实现的CTC编译码器最佳解决方案。通过AWGN信道下系统仿真显示,设计的CTC编译码器具有良好的性能。在信道信噪比为3 dB时,8次迭代的CTC译码器可达到比特误码率为10?7的译码性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章引言  14-21
  1.1 纠错编码理论与技术发展  14-16
  1.2 CTC 的应用背景与技术发展  16-19
  1.3 论文的主要工作  19
  1.4 论文的结构  19-21
第二章信道编码基本概念与Turbo码编译码基本原理  21-27
  2.1 信道编码的基本概念  21-24
    2.1.1 信道编码的基本原理  21
    2.1.2 差错控制方式  21-23
      2.1.2.1 自动重传请求  21-22
      2.1.2.2 前向纠错  22
      2.1.2.3 混合自动重传请求  22-23
    2.1.3 纠错系统的性能指标和系统分析  23-24
  2.2 Turbo 码编码基本原理  24-25
  2.3 Turbo 码译码基本原理  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 CTC编码器算法分析  27-35
  3.1 传统Turbo 码编码器分析  27-30
    3.1.1 分量码设计  27-29
    3.1.2 交织器设计  29
    3.1.3 编码器设计  29-30
    3.1.4 传统Turbo 码的网格终止  30
  3.2 IEEE 802.16e 编码器分析  30-34
    3.2.1 双二进制RSC 码  30-31
    3.2.2 基于Tail-biting 算法的循环递归系统卷积码  31-33
    3.2.3 交织器设计  33
    3.2.4 CTC 编码器结构描述  33-34
  3.3 本章小结  34-35
第四章 CTC译码器算法设计  35-52
  4.1 CTC 译码器SISO 分量译码算法  35-40
    4.1.1 Viterbi 译码算法  35-37
    4.1.2 软输出Viterbi 译码算法  37-39
    4.1.3 BCJR 译码算法及其衍生译码算法  39-40
  4.2 双二进制CTC 译码流程  40-51
    4.2.1 译码流程数据接口  40
    4.2.2 基于MAP 算法的双二进制CTC 译码流程  40-46
      4.2.2.1 基于MAP 算法的SISO 分量译码算法  41-44
      4.2.2.2 基于MAP 算法的外信息交互  44-45
      4.2.2.3 基于MAP 算法的译码流程总结  45-46
    4.2.3 基于Log-MAP 算法的双二进制CTC 译码流程  46-48
      4.2.3.1 基于Log-MAP 算法的SISO 分量译码算法  46-47
      4.2.3.2 基于Log-MAP 算法的译码流程总结  47-48
    4.2.4 基于Max-Log-MAP 算法的双二进制CTC 译码流程  48-51
      4.2.4.1 MAX* 函数的近似方法  48-49
      4.2.4.2 基于Max-Log-MAP 算法的SISO 分量译码算法  49-50
      4.2.4.3 由Max-Log-MAP 算法到Log-MAP 算法的转换  50-51
    4.2.5 基于Enhanced Max-Log-MAP 算法的双二进制CTC 译码流程  51
    4.2.6 基于Enhanced Log-MAP 算法的双二进制CTC 译码流程  51
  4.3 本章小结  51-52
第五章 CTC译码算法分析以及改进  52-65
  5.1 SISO 分量译码算法物理原理比较  52-56
    5.1.1 Max-Log-MAP 算法的硬判决  52-54
    5.1.2 软输出分析  54-56
  5.2 SISO 分量译码算法译码性能分析  56-59
    5.2.2 SISO 分量译码算法译码性能  56-58
    5.2.3 MAP，Log-MAP，Max-Log-MAP 与SOVA 的性能比较  58
    5.2.4 Enhanced Max-Log-MAP 与Max-Log-MAP 和Log-MAP 的性能比较  58-59
    5.2.5 Enhanced Log-MAP 与Log-MAP 的性能比较  59
  5.3 SISO 分量译码算法运算复杂度分析  59-60
  5.4 CTC 译码器SISO 分量译码算法综合分析以及选择  60-61
  5.5 对CRSC 分量码状态循环特性的分析与利用-递归反馈算法  61-64
  5.6 本章小结  64-65
第六章 CTC编译码仿真系统设计  65-82
  6.1 CTC 编译码仿真系统结构  65-66
  6.2 CTC 编码器模块  66-69
  6.3 CTC 交织器与解交织器模块  69-70
  6.4 CTC 译码器模块  70-74
    6.4.1 对数分支转移概率模块  71-72
    6.4.2 对数前向递归模块  72-73
    6.4.3 对数后向递归模块  73
    6.4.4 后验概率LLR 和外信息模块  73-74
  6.5 系统数据量化  74-77
  6.6 仿真结果和性能分析  77-81
    6.6.1 迭代译码次数对性能的影响  77-78
    6.6.2 调制类型对性能的影响  78-79
    6.6.3 信息数据块长度对性能的影响  79-80
    6.6.4 编码器码率对性能的影响  80-81
  6.7 本章小结  81-82
第七章结论和未来的工作  82-84
  7.1 结论  82-83
  7.2 未来的工作  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间发表的学术论文与参加的科研工作  88-89

WiMAX系统中CTC编译码器算法分析与方案设计

内容摘要

全文目录

相似论文