Joumal of Computer Applications
计算机应用,
2012
,
32( 8) : 2113 - 2115, 2132
ISSN 1001-9081
CODENJYIIDU
2012-08-01
http://www.joca.cn
文章编号
:1001
-9081(2012)08
-2113
-03
doi:10.3724/SP.J.1087.2012.02113
基于修正函数线性拟合的
Turbo
码译码算法
李政布,宋春林,赵运杰,吴朱佳
(同济大学电子与信息工程学院,上海
201804)
(
*通信作者电子邮箱
lz_230@
163.
com)
摘
要:新一代移动通信系统
LT
El
LTE-A
具有高吞吐率的突出特点和需求,但高速译码也对误码率和延时等提出
了更高的要求。现有的
Tur
如码译码算法中,
Log-MAP
算法译码性能较好,但算法复杂度高,时延大;而
M
缸
-Log-MAP
算
法虽然具有较低的复杂度,但译码性能较差。为此,提出一种基于修正函数线性拟合的
Turbo
译码算法,该算法针对不
同刻度区间采用不同的拟合参数。实验仿真表明,该算法与现有算法比较,能够达到1o
g-MAP
算法的译码性能,且避免
了1o
g-MAP
的大量运算,从而在保证较好译码性能的基础上,有效地降低了译码延时,并且使于硬件实现。
关键词:
Turbo
码
;ιLo
嗯
g
中图分类号:
TN
附
91
1.
2
挡
54;
厅
TN91
凹
9.3
坦
2
文献标志码
:A
Turbo decoding algorithm based on linear approximation of correction function
LI
Zheng.
,
SONG
Chun-lin
,
ZHAO
Yun-jie
,
WU
Zhu-jia
( College
0/
Electronics
and
Information Engineering, Tongji University,
Shangh
α
i
201804
, China)
Abstract:
As
the new generation communication system, LTE/LTE-A requires reliable communication of higher standard
for its high-throughput characteristic. Among those decoding algorithms of Turbo
,
1o
g-MAP algorithm,
as
a simplified
algorithm
, has a
good
penormance, but its high complexity and delay is still a big problem; M
缸-
Log-
MAP
algorithm with
low
complexity could not achieve a
good
penormance as the Log-MAP algorithm. This paper proposed an improved Turbo decoding
algorithm based on a linear
appro
直
imation
of the correction function. The improved algorithm adopted different correction fitting
parameters for different regions. The simulation results demonstrate that
, compared with the
e
直
isting
algorithms, this improved
algorithm can achieve the same Bit Error Rate
(BER)
penormance as the Log-MAP algorithm and effectively reduce the
decoding delay. More importantly
, the proposed algorithm is better for implementation.
Key
words:
Turbo code; Log-Map; Max-Log-MAP; decoding delay; correction function; linear approximation
。
引言
为了解决此问题,国内外学者做了相关改进研究,其中典型
f
代
t
在一定参数条件下,
Turbo
码
[IJ
可以达到距离香农极限
仅差
0.7
dB
的优异性能,因此
Turbo
码被应用于现代通信的
许多领域,如
LTEl
LTE-A
系统采用
Turbo
码。
目前,
Turbo
码有两种主要的译码算法:基于后验概率的
软输出译码算法即
MAP
算法
[2J
和软输出
Viterbi
算法
[3J
即
SOVA
算法。
MAP
算法是一种计算最大后验概率的译码算
法,采用递推、迭代等方法,将最大对数似然比函数作为软输
出。但是,在此算法提出后的将近
20
年的时间里,由于其大
计算量和硬件实现高复杂
'1
空而一直没有得到重视;直到
1993
年
Turbo
码的发明者在最初的译码方案中修正了
MAP
算法,
人们才重新开始研究该算法,并证明它是实现
Turbo
迭代译
码的次最优算法,相应的各种简化算法陆续提出。其中,由
MAP
算法衍生出的两种主要改进算法是
Log-MAP
算法和
Ma
芷-1o
g-MAP
算法。
L
吨
-MAP
算法作为一种简化算法在性能上能达到
MAP
算法译码的性能,但是其修正函数中所含的指数和对数运算
却增加了译码器的复杂度,增大了译码延时,而且更不利于硬
件实现。而
Max-Log-MAP
虽然通过最大值运算降低了系统
的复杂度,但是因为其忽略了修正函数而降低了其译码性能。
收稿日期
:2012-02-17
;修回日期
:2012-03-29
0
表包括
Improved
Ma
阻
x
←
-L
启吨
g-MAP
俨[问问
4
叫]以及
Simplified
Ma
缸芷
-10
吨
g
(简称
S
贸
F-Ma
缸芷
-Lο
吨
g-MAP)γ[5
卜川-斗
7J
算法。
Improved
Max-
1o
g-MAP
算法虽然在误码性能上较
Max-Log-MAP
算法有了较大的改
善,但是当信噪比
(Signal-to-Noise
Ratio ,
SNR)
较小时相对
MAP
和1o
g-MAP
算法仍有损失。而
SF-Max-Log-MAP
算法通
过对分量译码器的外信息输出进行衰减处理,可以获得更好
的译码性能,但是由于
SF
衰减因子的选择对性能影响较大,
很难找到一个合适的
SF
衰减因子使其性能达到最优。
综上所述,如何实现高吞吐率下的低误码率的
Turbo
码
译码,是一个重要课题。基于此,本文提出了一种基于修正函
数线性拟合的
Log-MAP
类改进算法,该算法对修正函数进行
了拟合改进和优化,针对不同刻度区间采取不同的拟合修正
参数表。实验仿真表明,该算法与现有1o
g-MAP
类算法比
较,在保证较好译码性能的基础上,有效地降低了译码延时,
并且便于硬件实现。
1
Turbo
编码器与
Turbo
码的译码
1.1
Turbo
编码器
Turbo
码的结构有并行级联卷积码
(Par
alI
el
Concatenated
Convolutional Code
,
PCCC)
、串行级联卷积(
Serial Concatenated
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(
60970062)
;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
(0800219174
)。
作者简介:李政(1
987
- )
,男,湖南吉首人,硕士研究生,主要研究方向:宽带元线通信;
宋春林(1
973
- )
,男,湖北当阳人,副教授,博士,
主要研究方向:移动通信、数字图像处理;
赵运杰(1
988
- )
,男,河南信阳人,硕士研究生,主要研究方向:宽带无线通信;
吴朱佳(1
988
- ) ,
男,浙江嘉善人,硕士研究生,主要研究方向:嵌入式系统。