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OFDM系统中基于响应相关性的Turbo译码研究

作　者: 王坦
导　师: 方承志
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: 正交频分复用相关性 Turbo码迭代译码 Log-MAP算法 Turbo-COFDM
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
引　用: 0次
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内容摘要

正交频分复用(OFDM)作为一种高效成熟的多载波调制技术,最大特点是频谱利用率高,已被作为未来移动通信的主流技术。Turbo码作为一种低码率码,具有接近香农限的优越性能。下一代无线通信系统要求实现高速、高性能业务,目前,业界倾向于把OFDM与Turbo码两者结合起来,来实现更高效地系统方案,以迎接新的挑战。当前通信系统中Turbo码常用译码算法为Log-MAP算法,以避免MAP算法的复杂度。而在OFDM无线信道下,Log-MAP算法的误码率明显高于MAP,这要求改进更加实用的Turbo译码,以符合无线信道的需求。本文鉴于前人对Turbo码与OFDM相结合的传统系统方案研究的基础,考虑到OFDM系统自身的特点,把Turbo码应用到引入频域相关性思想的OFDM环境中,对进一步提高整个系统性能展开深入性研究。首先,通过公式理论分析了相关性,进而从概率的角度,在不同的参数条件下,仿真证明了这一特性的存在;借鉴该相关性思想,对译码输出进行再编码处理,提出一种统计策略估算其译码状况,充分利用这些特性来达到判定译码单元是否换用纠错能力更强的MAP算法对该数据帧进行重新译码的目的。该方案中引入了“跨越”的概念,在当前译码输出数据帧对应的平均信噪比下,依据统计策略,计算出满足小于所设定差错率下允许出错的次数,进而得出译码器两个顺序输入比特的比值与再编码输出两个比特比值间的差值,并记录该帧中对应发生的实际跨越次数,若其小于允许出错的次数,则说明误码率在许可的范围内,译码结果可接受;反之,则认为译码结果不理想,误码率太高,此时,相应地更换MAP算法对该帧进行重新译码,使得系统误码率逼近最佳估计。同时,考虑到MAP算法的大运算量及硬件上的可实现性,对下一帧到来的数据用预定Log-MAP算法进行译码,这样就实现了一种流水线式的Turbo译码结构。其次,在理论分析基础上建立相关性条件下的Turbo-COFDM系统结构模型,经计算机仿真,绘制出误码率与信噪比间关系的直观性能曲线,观察对比得出在相同参数下,相关性下流水线式译码方案的性能优于传统方案,但译码消耗时间会稍微增加;且针对相关性方案仿真证明需要进行重新译码的概率不高;可以说,这种以牺牲些许时间来换取译码性能提高的方法是完全可取的,满足大多数通信系统质量上的要求。最后,说明研究的实际意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景与现状  8-10
  1.2 研究创新点和方法  10-12
  1.3 研究内容与架构  12-14
第二章多载波OFDM技术  14-31
  2.1 多载波OFDM 技术的产生和发展现状  14
  2.2 多载波OFDM 原理与实现  14-23
    2.2.1 多载波OFDM 的基本思想与结构  14-17
    2.2.2 多载波OFDM 关键技术实现  17-23
  2.3 相关性概述  23-30
    2.3.1 频域相关性分析  23-28
    2.3.2 频域相关性证明  28-30
  2.4 本章小节  30-31
第三章 Turbo码基础  31-42
  3.1 Turbo 码发展及特点  31-32
  3.2 Turbo 编码及对应结构  32-34
  3.3 Turbo 译码及对应结构  34-38
  3.4 译码算法  38-39
  3.5 无线信道下译码算法特点  39-41
  3.6 本章小结  41-42
第四章相关性条件下Turbo-COFDM系统  42-53
  4.1 多载波OFDM 中编译码技术分析  42-43
  4.2 基于相关性思想的统计策略  43-48
  4.3 相关性对译码单元的影响  48-50
  4.4 相关性下Turbo-COFDM 结构模型  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章相关性下Turbo-COFDM系统的性能仿真  53-63
  5.1 仿真流程图  53-54
  5.2 仿真参数  54-55
  5.3 仿真结果与性能分析  55-62
    5.3.1 相关性方案与传统方案对比验证分析  55-60
    5.3.2 相关性流水线译码方案对比验证分析  60-62
  5.4 意义  62-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 本文总结  63
  6.2 后续展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
在读期间发表的论文情况  69

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