OFDM系统中Turbo编码混合ARQ技术的研究和实现.ppt

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1、OFDM系统中Turbo编码混合ARQ技术的研究和实现答辩人：刘伟峰指导老师：朱杰背景概述2BellJointLab课题背景高频短波通信抗毁能力极强覆盖范围广运行成本低机动灵活战争、自然灾害、边远地区的主要通信方式3BellJointLab研究重点Turbo码的原理、仿真和设计Matlab建模仿真矩阵推导MAP算法短帧Turbo码的设计方法Turbo编码混合自动重复请求方案现有方案的分析比较提出新颖的“分而治之Turbo编码HARQ”方案系统模块的DSP实现与优化循环冗余校验码的快速实现Max-Log-MAP算法的实现与优化4BellJointL

2、abOFDM——抗多径衰落的尖兵频谱划分成窄的平坦衰落子信道串并变换后，每个子信道上的符号速率下降，可以很好的对抗时延扩展把频率和时间选择性衰落的影响随机化，有利于纠错码工作一个频率选择性信道→多个非频率选择性信道5BellJointLabOFDM的Matlab实现6BellJointLabTurbo码的原理、仿真和设计7BellJointLabTurbo码——接近Shannon限的好码编码器由两个递归系统卷积码通过交织器级联的方式结合而成，以较小的编译码复杂度，生成码重分布优良的长码译码器采用迭代的方式，两个分量译码器互相帮助，充分利用码子的约

3、束信息在短约束长度、长分组以及10到20次迭代的情况下，Turbo码在误码率（BER）10e-5处距离Shannon限0.5dB左右8BellJointLabTurbo编码器并行级联卷积编码器串行级联卷积编码器9BellJointLabTurbo解码器并行级联卷积译码器10BellJointLab软输入软输出分量译码器对数似然比（LLR）Y是观测，uk是估计值符号表示0，1比特，幅度表示可靠程度11BellJointLabMAP算法想法把比特的概率估计转化为状态转移的概率估计把状态转移的概率估计以递推形式计算计算三种度量，两次递推，一步到位特点（

4、相比维特比算法）复杂度大（乘法，除法，指数，对数计算）卷积译码无优势可以输出译码软信息12BellJointLabMAP算法前向度量后向度量分支度量前向递推后向递推后验概率LLR13BellJointLabMAP算法的计算流程计算分支度量前向递推计算前向度量后向递推计算前向度量综合计算后验概率LLR14BellJointLabMAP算法的矩阵表示前向度量后向度量分支度量矩阵前向递推后向递推15BellJointLabMAP算法的矩阵表示16BellJointLabMAP的简化算法——Max-Log-MAP指数运算和乘法运算的噩梦变换到对数域中利用

5、近似公式17BellJointLabMax-Log-MAP算法简化前向递推简化后向递推支路度量计算后验概率计算18BellJointLabLog-MAP算法近似导致性能损失引入纠正项19BellJointLab串行级联卷积码系统Matlab实现20BellJointLab并行级联卷积码系统Matlab实现121BellJointLab并行级联卷积码系统Matlab实现222BellJointLabTurbo码仿真1之译码器结构——迭代次数23BellJointLabTurbo码仿真1之译码器结构——误码率24BellJointLab短帧Turbo

6、码的设计要点1译码器结构的选择：PCCC结构的误码平层大约为1e-5，而SCCC结构能够提供更低的误码平层（大约1e-7），SCCC需要更多的迭代次数达到误码平层，本身的译码复杂度也是远远高于PCCC（内编码器是4进制输入，8进制输出，格形图上有16个状态，每个状态出发有4条路径，每个状态有4条路径交汇）。在本系统中，我们选择PCCC结构。25BellJointLabTurbo码仿真2之分量码——递归26BellJointLabTurbo码仿真2之分量码——生成多项式27BellJointLabTurbo码仿真2之分量码——约束长度28BellJ

7、ointLab短帧Turbo码的设计要点2分量码的选择：分量码必须是递归形式的，递归形式的分量码对于Turbo码减少低码重码子起着十分重要的作用，分量码的生成多项式也起着十分重要的作用，必须优化设计，分量码的约束长度对于Turbo码的作用十分有限，增大分量码的约束长度导致译码器复杂度的增加。在本系统中，我们推荐使用poly2trellis(3,[75],7)分量码。29BellJointLabTurbo码仿真3之帧长30BellJointLab短帧Turbo码的设计要点3帧长：对于Turbo码的性能而言，希望帧长越长越好，虽然帧长度的增加不会增加

8、单位比特译码的复杂度，但是帧长直接决定了系统传输的时间延迟和译码存储空间，所以帧长度的选择必须折中考虑。一般的对于语音系统，帧长为200