基于Turbo碼的水聲信道編譯碼技術(shù)研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、海洋水聲信道是一種極為復(fù)雜的時(shí)-空-頻變參信道,并具有信道帶寬窄、多徑干擾強(qiáng)、信號(hào)衰落嚴(yán)重等特點(diǎn),因此如何在海洋水聲信道中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸成為世界性的研究難題。要保證信號(hào)在水聲信道中可靠傳輸,除了應(yīng)用先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)、信道均衡等技術(shù)外,還必須采用具有很好糾錯(cuò)性能的信道編碼技術(shù)來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)控制,以進(jìn)一步降低誤碼率。
　　 Turbo碼是一種性能優(yōu)異的信道編碼方案,它在編碼時(shí)巧妙地將交織器與遞歸系統(tǒng)卷積碼結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)了近似隨機(jī)編

2、碼的思想,并在譯碼時(shí)采用軟輸入軟輸出的迭代譯碼方法,在加性高斯白噪聲信道下達(dá)到了接近香農(nóng)限的糾錯(cuò)性能,是信道編碼理論領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究成果。
　　 本文以提高水聲通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詾槟繕?biāo),對(duì)水聲信道的特性、水聲通信的原理與技術(shù)、Turbo碼編碼與迭代譯碼原理和如何用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)Turbo編譯碼算法進(jìn)行了深入研究。
　　 首先,本文對(duì)水聲信道的特性和水聲信道編碼技術(shù)的研究現(xiàn)狀做了介紹,并針對(duì)水聲信道誤碼產(chǎn)生的隨機(jī)錯(cuò)

3、誤和突發(fā)錯(cuò)誤同時(shí)存在且以密集型突發(fā)錯(cuò)誤為主的規(guī)律提出了將Turbo碼作為信道糾錯(cuò)編碼方案應(yīng)用于水聲通信技術(shù)中。
　　 其次,在參考了大量信道編碼相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,對(duì)Turbo碼編譯碼器的結(jié)構(gòu)和組成、譯碼準(zhǔn)則和軟輸出維特比算法(SOVA)做了深入研究,并且針對(duì)SOVA算法回溯過程運(yùn)算量大的特點(diǎn),提出了一種改進(jìn)方案,其基本原理是在每個(gè)序列回溯之前增加一個(gè)判斷過程,只對(duì)滿足條件的序列進(jìn)行回溯,這樣在不影響糾錯(cuò)效果的前提下可以節(jié)省大量不

4、必要的回溯操作,進(jìn)而減少譯碼延時(shí)。在深入研究的基礎(chǔ)上,對(duì)SOVA譯碼算法和影響其性能的編碼長(zhǎng)度、約束長(zhǎng)度、迭代次數(shù)、碼率、交織器等重要參數(shù)在不同的取值下做了Matlab仿真。
　　 再次,在綜合考慮了仿真結(jié)果、綜合性能、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度、系統(tǒng)延時(shí)和系統(tǒng)兼容性等各個(gè)因素后,提出了一套用Altera公司的CycloneⅡ器件實(shí)現(xiàn)Turbo碼編碼和譯碼算法的方案,并詳細(xì)介紹了方案整體和其各個(gè)組成部分,并說明如何降低編譯碼實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和減少