CN1744444A

CN1744444A - 基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法

Info

Publication number: CN1744444A
Application number: CN 200510030261
Authority: CN
Inventors: 张乐; 李俊; 徐友云; 张海滨
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-03-08

Abstract

一种基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，用于通信技术领域。本发明利用双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则，每次迭代译码结束时把本次迭代信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断值和上次迭代的做比较，如果本次迭代的条件判断值大于上次迭代，那么下次迭代采用Max－log－MAP算法，反之下次迭代采用Log－MAP算法。本发明将双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则和自适应原理相结合，其译码性能接近于Log－MAP算法，而译码复杂度却与Max－log－MAP算法相当，很好地兼顾了译码性能和译码复杂度两个方面，有利于硬件实现。

Description

基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于通信技术领域的译码方法，具体地说，是一种基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法。

背景技术

双二元Turbo码是支持无线城域网(WMAN)的802.16d标准中多载波OFDM系统物理层采用的前向纠错码方案之一。与经典Turbo码相比，双二元Turbo码具有编码效率高、相同复杂度译码器下纠错性能好、译码时延小以及没有误码平层等优点。双二元Turbo码采用循环递归系统卷积码做子码，它不需要“收尾比特”就可使每个分组具有相同的起始状态和终止状态，这个相同的状态称为循环状态S_C。实际编码前先要通过预编码找到循环状态S_C，然后从循环状态S_C开始编码，那么编码器的末状态将会回到该循环状态。

经对现有技术的文献检索发现，Youssouf等人发表的“EnhancedMax-Log-APP and Enhanced Log-APP Decoding for DVB-RCS”(“DVB-RCS改进的Max-Log-APP和Log-APP译码”，2003年9月法国布雷斯特国际会议论文集第259至262页)一文中，提到了双二元Turbo码采用软入软出的迭代译码方法，译码算法一般采用Log-MAP和Max-log-MAP。其中Log-MAP算法译码性能较优，但是由于存在不少指数对数运算，复杂度较高；相应地，Max-log-MAP算法完全避免了复杂的指数对数运算，取而代之的是简单的加减法以及求最大值运算，译码复杂度低，有利于硬件实现，然而这种复杂度的降低却是以译码性能的损失为代价的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，使其将双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则和自适应原理相结合，其译码性能接近于Log-MAP算法，而译码复杂度却与Max-log-MAP算法相当，很好地兼顾了译码性能和译码复杂度两个方面，有利于硬件实现。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明利用双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则，每次迭代译码结束时把本次迭代信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断值和上次迭代的做比较，如果本次迭代的条件判断值大于上次迭代，那么下次迭代采用Max-log-MAP算法，反之下次迭代采用Log-MAP算法。整个译码过程实际上是一种自适应的译码过程。

以下对本发明作进一步的说明，包括以下步骤：

1)采用软入软出的迭代译码结构，引入基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则，并且设定终止准则的门限值为T；

2)预设总的迭代译码次数为NITER，每次迭代后对终止准则进行判断，如果条件满足，则提前终止迭代，输出译码结果，如果条件不满足则转到步骤3)；

3)根据前后两次迭代中终止迭代准则条件判断值的大小关系来确定下次迭代的Max-log-MAP或Log-MAP译码算法，然后继续进行下次迭代译码。

上述译码步骤，参数设置如下：

1)设定迭代次数NITER＝8，或者是其他正整数，判断条件：iter＜NITER。如果条件成立，继续本次迭代译码；反之条件不成立，则译码结束，输出结果。

2)基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断：T_iter＞T，门限值T设定为30，如果条件满足则提前终止迭代，输出译码结果；反之条件不成立则转到步骤3)；

3)结合基于信息比特后验对数似然比终止迭代准则的自适应译码算法选择，判断条件：T_iter＞T_iter-1，如果条件满足，下次迭代采用Max-log-MAP算法；反之条件不满足，则下次迭代采用Log-MAP算法。然后继续进行下次迭代译码。

本发明把自适应原理和双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则相结合，很好地兼顾了译码性能和译码复杂度两个主要指标，构造出了一种译码性能接近于Log-MAP算法，而译码复杂度却与Max-log-MAP算法相当的双二元Turbo码译码方法。

附图说明

图1是双二元Turbo码仿真结果BER图(仿真环境：1/3码率，212码长，AWGN信道)

具体实施方式

实施例

本发明具体步骤如下：

1)迭代译码开始，参数设置如下iter＝0，method＝2，T＝30，T_-1＝0(iter表示迭代次数，method表示采用何种译码算法，method＝1表示Log-MAP算法，method＝2表示Max-log-MAP算法；T_iter表示基于信息比特后验对数比的终止迭代准则的条件判断值，它的具体表达式如下：

T_{iter} = \min_{1 \leq k \leq N}^{iter} {| L_{1} (u_{k}) | + | L_{2} (u_{k}) | + | L_{3} (u_{k}) |};

2)预设迭代次数NITER＝8，判断条件iter＜NITER，如果条件成立，转到步骤3)，反之条件不成立，转到步骤7)；

3)软入软出的Turbo码迭代译码器，每次迭代译码结束后转到步骤4)；

4)基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断：T_iter＞T＝30。如果条件满足则提前终止迭代，转到步骤7)。反之条件不成立则转到步骤5)；

5)结合基于信息比特后验对数似然比终止迭代准则的自适应译码算法选择，判断条件：T_iter＞T_iter-1。如果条件满足，下次迭代采用Max-log-MAP算法；反之条件不满足，则下次迭代采用Log-MAP算法。然后转到步骤6)；

6)iter++，转到步骤2)；

7)译码结束，输出译码结果。

下表1给出了双二元Turbo码三种译码算法不同信噪比(Eb/N0)情况下的平均迭代次数统计值(仿真环境：1/3码率，212码长，AWGN信道)。表2和表3给出了Eb/N0＝1.2dB和Eb/N0＝1.8dB时三种译码算法平均每帧译码运算量统计值(表中N代表帧长，M代表编码器中移位寄存器的个数)。一方面，由附图1可以发现采用本发明的自适应译码算法后，双二元Turbo码译码BER性能非常接近于Log-MAP算法的BER性能(附图1中Eb/N0＞1.6dB时更明显)。另一方面，从表1可以看出，采用自适应算法的译码器平均Max-log-MAP算法次数远远大于平均Log-MAP算法次数；从表2和表3可以看出，高信噪比时自适应译码方法平均运算量几乎和Max-log-MAP算法相当，即两者的译码复杂度相当。因此，本发明中的双二元Turbo码自适应译码方法很好地兼顾了译码性能和译码复杂度两个主要指标，是一种译码性能接近于Log-MAP算法，而译码复杂度却与Max-log-MAP算法相当的双二元Turbo码译码方法。

Eb/N0(dB)	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00
Eb/N0(dB)	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00	Log-MAP平均迭代次数	4.5	3.8	3.5	3.2	3.0	2.8
Max-Log-MAP平均迭代次数	4.7	4.3	3.6	3.3	3.0	2.8	Log-MAP平均迭代次数	4.5	3.8	3.5	3.2	3.0	2.8
Max-Log-MAP平均迭代次数	4.7	4.3	3.6	3.3	3.0	2.8	Adaptive平均迭代次数	5.0	4.08	3.61	3.28	3.01	2.77
Adaptive平均Log-MAP次数	0.5	0.15	0.07	0.02	0.01	0.01	Adaptive平均迭代次数	5.0	4.08	3.61	3.28	3.01	2.77
Adaptive平均Log-MAP次数	0.5	0.15	0.07	0.02	0.01	0.01	Adaptive平均Max-Log-MAP次数	4.5	3.93	3.54	3.26	3.00	2.76

表1

EbN0＝1.2dB	最大值运算	加法运算	乘法运算	指数对数运算
EbN0＝1.2dB	最大值运算	加法运算	乘法运算	指数对数运算	Log-MAP	76·2^M·N+22.8·N	425.6·2^M·N+45.6·N	60.8·2^M·N	136.8·2^M·N
Max-log-MAP	86·2^M·N+25.8·N	309.6·2^M·N+51.6·N	68.8·2^M·N	0	Log-MAP	76·2^M·N+22.8·N	425.6·2^M·N+45.6·N	60.8·2^M·N	136.8·2^M·N
Max-log-MAP	86·2^M·N+25.8·N	309.6·2^M·N+51.6·N	68.8·2^M·N	0	Adaptive	81.6·2^M·N+24.5·N	299.8·2^M·N+49.0·N	65.3·2^M·N	2.4·2^M·N

表2

EbN0＝1.8dB	最大值运算	加法运算	乘法运算	指数对数运算
EbN0＝1.8dB	最大值运算	加法运算	乘法运算	指数对数运算	Log-MAP	60·2^M·N+18·N	336·2^M·N+36·N	48·2^M·N	108·2^M·N
Max-log-MAP	60·2^M·N+18·N	216·2^M·N+36·N	48·2^M·N	0	Log-MAP	60·2^M·N+18·N	336·2^M·N+36·N	48·2^M·N	108·2^M·N
Max-log-MAP	60·2^M·N+18·N	216·2^M·N+36·N	48·2^M·N	0	Adaptive	60·2^M·N+18·N	217·2^M·N+36·N	48·2^M·N	0.4·2^M·N

表3

Claims

1.一种基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，其特征在于，利用双二元Turbo码基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则，每次迭代译码结束时把本次迭代信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断值和上次迭代的做比较，如果本次迭代的条件判断值大于上次迭代，那么下次迭代采用Max-log-MAP算法，反之下次迭代采用Log-MAP算法。

2.根据权利要求1所述的基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，其特征是，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，其特征是，所述的迭代译码次数为NITER，是指：设定迭代次数NITER＝8，或者是其他正整数，判断条件：iter＜NITER，如果条件成立，继续本次迭代译码；反之条件不成立，则译码结束，输出结果。

4.根据权利要求2所述的基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，其特征是，所述的门限值T，是指：基于信息比特后验对数似然比的终止迭代准则条件判断：T_iter＞T，门限值T设定为30，如果条件满足则提前终止迭代，输出译码结果；反之条件不成立则转到步骤3)。

5.根据权利要求2或者4所述的基于自适应原理的双二元Turbo码译码方法，其特征是，所述的门限值T，是指：结合基于信息比特后验对数似然比终止迭代准则的自适应译码算法选择，判断条件：T_iter＞T_iter-1，如果条件满足，下次迭代采用Max-log-MAP算法；反之条件不满足，则下次迭代采用Log-MAP算法，然后继续进行下次迭代译码。