中短帧长Turbo码的收敛性能分析

发布时间：2021-04-02 14:46

Turbo码以其优异的性能被广泛应用于各类通信系统中。在过去的20多年里,许多学者对Turbo码进行了广泛的研究,包括简化译码算法、迭代译码收敛性分析和Turbo码的设计等。Turbo码的BER曲线大致可以分为三个区域：低Eb/N0区且迭代对BER的影响可忽略,瀑布区和错误平层区。对于错误平层区可以用一致界技术来分析,但瀑布区的分析还缺乏有效的分析方法,而瀑布区是应用最广的区域。另外,译码复杂度大和高时延也限制了Turbo码的应用。EXIT图作为一种工具来分析迭代译码算法的收敛性,当帧的长趋于无穷的时候可以有效预测Eb/N0门限即瀑布区在BER曲线出现的位置。但由于时延和译码复杂度的原因,在实际通信系统中Turbo码的帧的长不可能无限大,如3GPP和3GPP LTE通信系统中。另一方面,中短帧长Turbo码的BER曲线瀑布区变化比较平缓且信噪比范围比较大,收敛门限的概念不在有意义。通过分量译码器开环仿真得到的EXIT带图可以用来分析有限长Turbo码的收敛性。本论文首先介绍了数字通信系统和信道编码的历史,分析了Turbo码的研究现状,本文的研究意义及组织结构。接着介绍了Turbo码的编译码的基本原理,之后对3GPPLTE标准下的Turbo码进行了译码仿真,分析了不同参数和不同译码算法下的译码性能。随后介绍了外部信息的统计特性,用EXIT带图来分析中短帧Turbo码的概率性收敛和预测迭代译码轨迹。仿真分析了各种因素对EXIT带图的影响,最后给出了用EXIT带图来估计不同帧长的3 GPP LTE标准Turbo码的两条EXIT带相切时的信噪比并仿真了其BER曲线。非对称Turbo码的性能与对称的比较可以看出,适当的选择分量码,非对称Turbo码可以在瀑布区和错误平层区同时获得好的性能。一些情况下非对称Turbo码的性能优于对称Turbo码。本论文利用EXIT特性曲线选择分量码来设计非对称Turbo码。仿真结果表明非对称Turbo码在降低译码复杂度的同时有好的BER性能。最后用EXIT带图分析P1-NP2-Turbo码的概率性收敛。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22

文章目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 数字通信系统与信道编码

1.2 Turbo码的研究现状和研究意义

1.2.1 Turbo码的研究现状

1.2.2 本文的研究意义

1.3 论文的主要内容和结构安排

第2章 Turbo码的基本原理

2.1 Turbo码的编码原理

2.2 3GPP LTE标准Turbo码编码方案