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基于虚拟无线电的WiMAX信道编译码技术研究

作　者: 王萍
导　师: 宋荣方
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 虚拟无线电 WiMAX 卷积Turbo码 迭代译码 SIMD
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


利用软件无线电来实现无线通信系统是未来发展的重要方向,而虚拟无线电是软件无线电发展的最新趋势,它以通用计算机的计算能力代替专用器件来完成数字信号处理过程。本文研究的虚拟无线电WiMAX系统是实现绿色宽带无线通信的重要基础探索。用通用计算机实现通信系统的瓶颈是CPU信号处理的实时性,因此需要对一些算法复杂、耗时较大的模块进行优化。WiMAX系统信道编码采用卷积Turbo码,相比于Turbo码具有编码效率高、性能好、译码延时小等优点。但在译码过程中采用的Max_Log_MAP算法较为复杂,限制了译码速率的提高。本文主要研究的是基于虚拟无线电的WiMAX系统信道编译码技术,首先分析了卷积Turbo码的编译码原理及分量译码器算法,并对不同序列长度、不同调制方式、不同码率以及不同迭代次数下的性能进行了仿真。然后对衰落信道下WiMAX系统上行链路卷积Turbo码译码迭代次数进行了优化,在系统性能可以接受的情况下提出了一种联合自适应的优化方案,使得平均迭代次数远远低于固定的最大迭代次数,从而提高了译码速率。最后对基于虚拟无线电的Max_Log_MAP算法进行了并行优化,在对译码模块进行定点化后,采用CPU内核指令SIMD(单指令多数据流)并行化处理,最终将译码速率提高了约3.05倍,达到了优化的目的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 虚拟无线电研究背景与意义  8-10
  1.2 数字通信系统简介  10-11
  1.3 WiMAX 系统概述  11-13
  1.4 信道编译码技术的发展现状  13-15
    1.4.1 信道编码的发展  13-14
    1.4.2 Turbo 码研究现状  14-15
  1.5 Turbo 码编码原理  15-16
    1.5.1 分量码的选择  15-16
    1.5.2 交织器的设计  16
  1.6 Turbo 码译码原理  16-17
  1.7 论文研究内容及结构安排  17-19
第二章 卷积Turbo 码编译码原理  19-38
  2.1 卷积Turbo 码编码原理  19-26
    2.1.1 编码器结构  19-20
    2.1.2 编码器的状态转移  20-21
    2.1.3 循环状态S_c 的确定  21-23
    2.1.4 编码器交织策略  23-24
    2.1.5 子块交织与删余  24-26
  2.2 卷积Turbo 码译码原理  26-35
    2.2.1 译码器结构  26-28
    2.2.2 MAP 算法原理  28-32
    2.2.3 MAP 算法流程  32-34
    2.2.4 Max-Log-MAP 算法  34-35
  2.3 卷积Turbo 码性能仿真分析  35-38
第三章 迭代次数联合自适应优化  38-48
  3.1 外部自适应迭代  38-43
    3.1.1 AWGN 信道下的性能分析  39-41
    3.1.2 衰落信道下的外部自适应迭代  41-43
  3.2 内部迭代停止准则  43-44
  3.3 联合自适应迭代  44-47
    3.3.1 方案概述  44-45
    3.3.2 仿真与分析  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 分量译码器的并行化处理  48-61
  4.1 SIMD 指令简介  48-49
  4.2 译码模块定点化  49-53
    4.2.1 浮点性能基线的确定  50
    4.2.2 定点化位宽的确定  50-53
  4.3 α, β的溢出处理  53-55
    4.3.1 模算法原理及其实现  53-54
    4.3.2 模算法在译码算法中的应用  54-55
  4.4 仿真与实现  55-59
    4.4.1 γ的并行化  55-56
    4.4.2 α, β的并行化  56-59
  4.5 并行优化前后耗时分析  59-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章 总结与展望  61-62
  5.1 论文工作总结  61
  5.2 展望  61-62
致谢  62-63
攻读硕士学位期间的学术论文  63-64
攻读硕士学位期间参加的科研项目  64-65
参考文献  65-67

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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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