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1、基于三維矩陣的Turbo碼交織器設(shè)計(jì)第27卷第6期2005年6月電子與信息JournalofElectronics&InformationTechnologyV_01.27NO.6Jun.2005基于三維矩陣的Turbo碼交織器設(shè)計(jì)李小瑋韋崗(華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院廣州510640)摘要:該文從理論上分析了Turbo碼的性能特點(diǎn),探討了交織器在Turbo碼中所起的作用,并分析指出交織器設(shè)計(jì)的主要參考因素.通過(guò)對(duì)常用交織算法的分析和比較,提出了一種基于三維(3.D)矩陣的低復(fù)雜度交織算法,
2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法具有較好的性能.關(guān)鍵詞:Turbo碼.交織器,三維矩陣中圖分類號(hào):TN911.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009.5896(2005)06.0888.04DeviceofInterleaverforTurboCodesBasedon3.DMatrixLiXiaoweiWeiGang(CollegeofElectronicsandInformationEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Chin
3、a)AbstractThispaperanalyzestheoreticallythepropertiesofTurbocodesandtheeffectsoftheinterleaver.Someelementsfordevisinggoodinterleaverarepointedoutinthispaper.Comparedwithsometraditionalalgorithms,alow?complexitymethodbasedonthree—Dimensional(3-D)matrix
4、isproposed.Thesimulationresultsdemonstrateitsgoodperformance.KeywordsTurbocodes,Interleave~Three?dimensionalmatrix1引言Turbo碼又被稱為并行級(jí)連卷積碼(ParallelConcatenatedConvolutionalCodes,PCCC),是由Berrou等在1993年國(guó)際通信會(huì)議(ICC'93)上提出來(lái)的I".Turbo碼應(yīng)用了并行的遞歸系統(tǒng)碼和軟輸入輸出迭代譯碼算法,實(shí)現(xiàn)了Sh
5、annon編碼理論中采用隨機(jī)編碼和最大似然譯碼的思想.Turbo碼的提出是糾錯(cuò)碼發(fā)展的一個(gè)重要的里程碑,它具備的優(yōu)秀性能也使其在深空通信,衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信中得到了廣泛的應(yīng)用.Turbo碼的編碼和譯碼框圖如圖l所示.從圖l可以看出,交織器是Turbo碼系統(tǒng)中的一個(gè)重要接收(a)Turbo碼編碼器校驗(yàn)信號(hào)校驗(yàn)信息2lL—————_.1堅(jiān)鑾堡墨卜(b)Turbo碼譯碼器圖lTurbo碼編碼器和譯碼器框圖2004.01.15收到,2004.07.19改回國(guó)家自然科學(xué)基金(60172048),國(guó)家教委博士點(diǎn)
6、基金(200105610071和廣州市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目資助課題部分.原始的信息序列首先經(jīng)過(guò)第1個(gè)成員編碼器編碼,接著經(jīng)過(guò)了交織,進(jìn)入第2個(gè)成員編碼器進(jìn)行編碼,從兩個(gè)編碼器輸出的校驗(yàn)位經(jīng)過(guò)刪余處理后與信息位一起輸出.在解碼端,不同的成員編碼器的校驗(yàn)信息通過(guò)交織器和解交織器為相互之間提供外信息進(jìn)行解碼.這種迭代譯碼的算法可以接近最大似然譯碼的理論極限,使Turbo碼的性能驗(yàn)證了Shannon理論的信道容量.目前研究提出的交織方法中,最簡(jiǎn)單的是分塊交織器,這種算法缺乏隨機(jī)特點(diǎn),達(dá)不到好的性能.另一種是隨機(jī)
7、交織器,是產(chǎn)生一組隨機(jī)數(shù)作為交織序列.這種交織算法被證明是一種能夠達(dá)到平均誤碼性能的方法.此外,Divsalar等人[21提出了一種S.random交織器,是目前公認(rèn)的一種性能很好的算法;Briffa等人【3】提出了一種利用模擬退火方法的交織器設(shè)計(jì)方法;Hokfelt[】設(shè)計(jì)了一種利用近似相關(guān)系數(shù)為參數(shù)來(lái)計(jì)算選擇交織器的方法.后兩種算法也能達(dá)到很好的性能,但是算法過(guò)程比較復(fù)雜.本文中采用了一種應(yīng)用三維矩陣產(chǎn)生交織器并隨機(jī)化的簡(jiǎn)單的交織方法,既滿足了交織器的隨機(jī)特性,也較好的處理了低重量信息輸入造成的
8、低碼重的問(wèn)題.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較顯示該交織算法達(dá)到了很好的性能.第6期李小瑋等:基于三維矩陣的Turbo碼交織器設(shè)計(jì)8892交織器設(shè)計(jì)原理在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中,交織器的主要作用是抗信道突發(fā)錯(cuò)誤,通過(guò)交織將信道中的突發(fā)連續(xù)錯(cuò)誤變?yōu)楠?dú)立的隨機(jī)錯(cuò)誤,提高編碼的糾錯(cuò)能力,一般應(yīng)用的分組交織器或者卷積交織器就可滿足要求.Turbo碼編譯碼器要求兩個(gè)成員編碼器的輸入信息序列盡可能的不相關(guān),因此交織器首先要具有隨機(jī)的特點(diǎn).文獻(xiàn)【5】指出,隨機(jī)交織就是一種性能良好的交織器,可以達(dá)到Turb
