Turbo码实用的Log_MAP译码算法研究.docVIP

广西师范大学学报(自然科学版) JOU RNAL O F GU AN GX I NO RM AL U N IV ER S IT Y 第23卷 第1期 2005年3月 V o l. 23 N o. 1 M a rch 2005 T u rbo 码实用的L og2M A P 周金喜, 孙季丰 译码算法研究 ( 华南理工大学 电子与信息学院, 广东 广州 510640) 摘 要: 介绍了 T u rbo 码基本结构, 阐述了L og2M A P 算法的译码机理, 在此基础上就简化L og2M A P 算法作 了探讨, 分析了三种简化 L og2M A P 算法中非线性运算以利于硬件实现的方法: M ax 2L og2M A P 算法, L oo 2 k up 2L og2M A P 算法, L inea r2L og2M A P 算法. 最后通过仿真对它们进行了性能上的模拟和比较. 关键词: 信道编码; T u rbo 码; L og2M A P 算法; 硬件实现 中图分类号: TN 911122 文献标识码: A 文章编号: 100126600 (2005) 0120017204 1993年法国学者B er rou C , G lav ieux 等人在总结卷积码的最大后验概率译码算法、乘积码和级联码等 理论基础上提出了 T u rbo 码. 它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起, 在实现随机编码思想的同时, 通过交织器实现了由短码构造长码的方法, 并通过软输出迭代译码来逼近最大似然译码. T u rbo 码充分利 用了 Sh annon 信道编码定理的基本条件, 因此得到了接近 Sh annon 极限的性能1 . 仿真结果表明, 当信噪 比为0. 7 dB 时, 利用编码速率为1?2的 T u rbo 码可以使误比特率达到10- 5 , 几乎达到了 Sh annon 理论的极 限. 在近几年中 T u rbo 码成为编码理论界的热点之一. T u rbo 码作为一种性能优越的信道纠错码, 其应用 逐步推广到深空通信、卫星通信和移动通信, 并被推荐为第三代移动通信的信道编码方案之一. T u rbo 码常见的译码算法主要有软输入软输出M A P 算法和软输出V iterb i(SOV A ) 算法, 前者属于以 追求每个码元错误概率最小为目标的逐位软判决译码算法, 后者属于以追求每个码字 ( 组) 错误概率最小 为目标的逐组软判决译码算法. SOV A 算法相对较简单, 但性能损失也较大; 软输入软输出M A P 算法具 有优越的性能, 但计算太复杂. 在实际中最常用到的是既能够保证译码性能, 计算复杂性又可以接受的 L og2M A P 算法. 根据 T u rbo 码编译码结构和迭代译码的特点, 可以对L og2M A P 算法做进一步的简化, 同 时根据对L og2M A P 算法中指数和对数运算的不同近似也可以简化??算法. 本文在简化了的 T u rbo 码译 码器结构的基础上探讨近似运算简化L og2M A P 算法. T u rbo 码的译码器结构 图1给出了一种典型的简化了的译码器结构框图. 1 图1 典型的 T u rbo 码译码器结构 F ig. 1 T yp ica l st ructu re of T u rbo 2Code decode r 收稿日期: 2004208201 作者简介: 周金喜 ( 1972—) , 男, 湖北麻城人, 华南理工大学硕士研究生; 孙季丰 ( 1962—) , 男, 广东揭阳人, 华南理工大 学教授. T u rbo 码的译码器由两个分量译码器通过交织器、解交织器连接而成. 每一个分量译码器都采用软输 入软输出的译码算法, 第一个分量译码器输出的外信息 Z 1 经过交织后做为第二个分量译码器的先验信 息, 同样, 第二个分量译码器输出的外信息 Z 2 经过解交织后做为第一个分量译码器的先验信息, 进行下一 轮译码. 这样, 经过多次迭代, 两个分量译码器的外信息趋于稳定, 似然比渐进值逼近于对整个码的最大似 然译码, 然后对此似然比进行硬判决, 即可得到信息序列 u 的每一比特的最佳估值序列 uδ. L og2M A P 算法原理 设 k 时刻第一个分量码的码字为 (cS k , cpk ) = 2 1 1 (uk , cpk ) , 第二个分量码的码字为 (cpk ) ; k 时刻译码器的接 1 2 收序列 Y k = k k (y S , y 1p , y 2p , 经信道参数加权后作为系统信息 + cS ; I 、校验信息 + c1p ; I 和 + c2p ; I 送入译 k ) ( ) ( ) ( ) 码