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随机交织器的设计与实现 白宝明 ,马 啸 ,王新梅 ( 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室 ,陕西 西安 710071) 摘 要 : 本文首先分析了随机交织器在 Turbo 码中的重要作用 ,然后讨论了交织器长度的选择原 则 ,并且对 AWGN 信道和 Rayleign 衰落信道条件下 ,交织深度对 Turbo 码性能的影响进行了计算机 模拟 。在此基础上 ,给出了随机交织器的两种硬件电路实现方案 ,其中方案二便于 ASIC 实现 。 关键词 : Turbo 码 ;交织器 ;m 序列 中图分类号 : TN991. 22 文献标识码 :A 文章编号 :1000 - 436X(2000) 06 - 0006 - 06 Random interleaver design and implementation f or turbo codes BAI Bao2ming ,MA Xiao ,WANG Xin2mei ( The National Key Lab of ISN ,Xidian University ,Xi’an 710071 ,China) Abstract : This paper described the role of the random interleaver in turbo codes ,then the effect of interleaver size on the performance of turbo codes is illustratively characterized over AWGN and flat Rayleign2fading chan2 nels based on computer simulation results1Finaly ,the two hardware implementation schemes for random inter2 leaver is presented ,one of which is low complexity and suible for ASIC1 Key words :turbo codes ;interleaver ;pseudo2random sequence 引 言 1 自从 1993 年在 ICC 国际会议上 C1Berrou 等提出 Turbo 码以来1 ,有关 Turbo 码设计及其性 能的研究已成为国际信息与编码理论界研究的一个热点 。同时 ,有关 Turbo 码在各种通信系统 中的应用与实现方法也引起了人们极大的兴趣 。Turbo 码在低信噪比下所表现出的近 Shannon 限的性能 ,使得它在深空通信 、移动通信 ( 降低信噪比要求相应于增加 CDMA 用户容量) 等系 统中有广阔的应用前景 。目前 ,Turbo 码及其相关的思想已渗透到调制解调技术 、均衡技术 、 CDMA 多用户检测技术等领域 。 Turbo 码实际上是并行级联卷积码 ( PCCC) ,编码器的基本结构如图 1 所示 。Turbo 码之所以 不同于以往的编码 ,而表现出如此诱人的性能 ,主要是由于采用了以下 3 种技术 : 1) 递归系统码 ( RSC) 作分量码 ;2) 随机交织器 ;3) 软输出迭代译码算法 。 理论分析和计算机模拟表明 ,交织器在 Turbo 码的设计中起着十分重要的关键作用 ,很大 程度地影响着 Turbo 码的性能 。在以往的信道编码中使用交织器的目的主要是抗信道突发错 误 ,而在 Turbo 码中 ,交织器除了抗信道突发错误外 ,主要是改变码的重量分布 ,控制编码序列 收稿日期 :1998 - 07 - 06 ;修订日期 :2000 - 03 - 07 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 学术论文 第 6 期 白宝明等 :随机交织器的设计与实现 ·7 · 图 1 Turbo codes 编码器结构 的距离特性 。这一点我们将在第二节中作进一步的阐述 。 S1Benedetto 等在文献2 中利用均匀交织器的概念 , 给出了并行级联码应用的误比特性 能限 ,并指出一定存在一个特定的交织器 ,使得并行级联码的性能优于平均限 。A1S1Barbule 3 和 G1Battail 4 指出 ,随机交织器是最佳交织器 。采用随机交织方法 ,Turbo 编码就类似于随机编 码 ,其性能自然就接近于理论值 ———Shannon 限 。因此 ,本文下面主要讨论随机交织器的设计 及其软硬件实现方法 ,以利于 Turbo 码在实际工程中的推广应用 。 2 交织器的作用与设计准则 211 交织器的作用 在传统的信道编码中 ,所使用的交织器一直是