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1、基于三维矩阵的Turbo码交织器设计第27卷第6期2005年6月电子与信息JournalofElectronics&InformationTechnologyV_01.27NO.6Jun.2005基于三维矩阵的Turbo码交织器设计李小玮韦岗(华南理工大学电子与信息学院广州510640)摘要:该文从理论上分析了Turbo码的性能特点,探讨了交织器在Turbo码中所起的作用,并分析指出交织器设计的主要参考因素.通过对常用交织算法的分析和比较,提出了一种基于三维(3.D)矩阵的低复杂度交织算法,
2、实验结果验证了该算法具有较好的性能.关键词:Turbo码.交织器,三维矩阵中图分类号:TN911.22文献标识码:A文章编号: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码又被称为并行级连卷积码(ParallelConcatenatedConvolutionalCodes,PCCC),是由Berrou等在1993年国际通信会议(ICC'93)上提出来的I".Turbo码应用了并行的递归系统码和软输入输出迭代译码算法,实现了Sh
5、annon编码理论中采用随机编码和最大似然译码的思想.Turbo码的提出是纠错码发展的一个重要的里程碑,它具备的优秀性能也使其在深空通信,卫星通信和移动通信中得到了广泛的应用.Turbo码的编码和译码框图如图l所示.从图l可以看出,交织器是Turbo码系统中的一个重要接收(a)Turbo码编码器校验信号校验信息2lL—————_.1坚銮堡墨卜(b)Turbo码译码器图lTurbo码编码器和译码器框图2004.01.15收到,2004.07.19改回国家自然科学基金(60172048),国家教委博士点
6、基金(200105610071和广州市重大科技攻关项目资助课题部分.原始的信息序列首先经过第1个成员编码器编码,接着经过了交织,进入第2个成员编码器进行编码,从两个编码器输出的校验位经过删余处理后与信息位一起输出.在解码端,不同的成员编码器的校验信息通过交织器和解交织器为相互之间提供外信息进行解码.这种迭代译码的算法可以接近最大似然译码的理论极限,使Turbo码的性能验证了Shannon理论的信道容量.目前研究提出的交织方法中,最简单的是分块交织器,这种算法缺乏随机特点,达不到好的性能.另一种是随机
7、交织器,是产生一组随机数作为交织序列.这种交织算法被证明是一种能够达到平均误码性能的方法.此外,Divsalar等人[21提出了一种S.random交织器,是目前公认的一种性能很好的算法;Briffa等人【3】提出了一种利用模拟退火方法的交织器设计方法;Hokfelt[】设计了一种利用近似相关系数为参数来计算选择交织器的方法.后两种算法也能达到很好的性能,但是算法过程比较复杂.本文中采用了一种应用三维矩阵产生交织器并随机化的简单的交织方法,既满足了交织器的随机特性,也较好的处理了低重量信息输入造成的
8、低码重的问题.实验结果的比较显示该交织算法达到了很好的性能.第6期李小玮等:基于三维矩阵的Turbo码交织器设计8892交织器设计原理在传统的通信系统中,交织器的主要作用是抗信道突发错误,通过交织将信道中的突发连续错误变为独立的随机错误,提高编码的纠错能力,一般应用的分组交织器或者卷积交织器就可满足要求.Turbo码编译码器要求两个成员编码器的输入信息序列尽可能的不相关,因此交织器首先要具有随机的特点.文献【5】指出,随机交织就是一种性能良好的交织器,可以达到Turb
