Turbo码编译码算法研究(2)

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4.3.3幸存路径计算器的硬件实现33

4.3.4软输出信息计算器的硬件实现36

4.3.5译码器的整体硬件实现41

结论42

致谢43

1 绪论本章先从数字通信系统模型出发，再具体介绍信道编码理论，从而引出 Turbo 码及其研究现状，紧接着针对其实际应用提出了本文的实际背景，最后对论文主要的研究内容和所做工作以及各章安排进行简单阐述。 1.1 数字通信系统通信的意义在于将进行通信双方的信息，在对方不知道的情况下可靠并且及时地传送至对方，这就要求一个好的通信系统在传递信息时必须有好的可靠性以及及时性。通信系统传递的信号有模拟信号和数字信号之分，而基于传递数字信号的通信系统，即为数字通信系统。数字通信系统的应用范围非常广泛，例如数字蜂窝通信系统，雷达通信系统，计算机通信系统以及卫星遥测通信系统等等。虽然数字通信系统的形式很多，但其功能框图和基本的组成部分概括如图 1.1所示[1]。
1.1.1 信源和输入变换器信源能够提供消息，如语音、文字、图像等。输入变换器能够将模拟信号转换成电信号。
1.1.2 信源编码器和信源译码器信源编码器能够将经过变换器后的消息信号转换成二进制或者多进制形式的消息序列，为了能提高传送效率，节约传输带宽，还将删除这些消息序列中可能存在的冗余信息，以尽可能少的消息元来传递有用信息。信源译码器的工作原理是信源编码器的工作原理的互逆，信源译码器根据信源编码的方法，将信道译码器传递过来的消息序列还原成原始的消息序列。
1.1.3 信道编码器和信道译码器信道编码器通过在输入序列中添加受控的冗余信息，使得数字通信系统能够自动检查并信道编码器图1.1 数字通信系统组成框图信源和输入变换器信源编码器数字调制器信宿和输出变换器信源译码器信道译码器数字解调器信道纠正误码，从而提高系统的可靠性，因此又称为纠错编码器。信道译码器的工作原理和信道编码器的工作原理也是互逆的，信道编码器依据消息中所含的冗余信息、信道特性以及所采用码的编码规则，对数字解调器传递过来的消息序列进行估值和判决。
1.1.4 数字调制器和数字解调器数字调制器能够将经信道编码器编码过的数字信号转换成适合在信道中传输的模拟信号，并通过同时在物理信道上传输多个消息比特来提高传输速率。数字解调器的工作原理和数字调制器的工作原理也是互逆的，从信道传递过来的消息序列在信道特性以及噪声的影响下有一定的恶化，接收端的数字调制器解调这些恶化的消息序列并进行最佳估计。
1.1.5 信道信道是一种可以存储、承载消息的特殊媒介。典型的信道有无线信道，有限信道以及光纤信道等，但不管是在哪种信道下传递消息，都会受信道的固有噪声以及有限带宽影响和限制。
1.1.6 信宿和输出变换器输出变化器将信源译码器还原成的消息序列从电信号转化成模拟信号并传递给信宿，完成消息的交付。
1.2 信道编码理论 1948年，美国贝尔实验室的 Claude E.Shannon 在贝尔技术杂志上发表了一篇具有开创性意义的论文《A mathematical theory of communication》[2]。这篇对现在信息理论具有奠基性作用的论文，标志着信息与编码技术理论学科的创立。该论文提出了著名的信道编码定理，源`自*优尔~文·论^文`网[www.youerw.com即每个通信信道都具有一个信道容量 C，当在通信系统中传输的速率 R 小于信道容量 C，则此时可以设计出一种编码方法，当编码的码长 n 足够长并且采用最大似然译码的方法，就能将通信系统的错误概率降低到任意小。这个理论上关于编码存在性的定理开创了极具活力的信道编码理论领域。 Shannon 虽然给出了信道编码定理的理论基础，但在实际中，当需要达到的错误概率很小时，系统必须采用非常长的编码方法，这直接导致了在接收端需要用极其复杂的译码方法才能正确译码，当复杂度足够大时甚至有可能导致硬件上无法实现译码。