基于Turbo碼的水聲信道編譯碼技術研究及其FPGA實現(xiàn).pdf

1、海洋水聲信道是一種極為復雜的時-空-頻變參信道,并具有信道帶寬窄、多徑干擾強、信號衰落嚴重等特點,因此如何在海洋水聲信道中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸成為世界性的研究難題。要保證信號在水聲信道中可靠傳輸,除了應用先進的調(diào)制解調(diào)、信道均衡等技術外,還必須采用具有很好糾錯性能的信道編碼技術來進行差錯控制,以進一步降低誤碼率。
　　 Turbo碼是一種性能優(yōu)異的信道編碼方案,它在編碼時巧妙地將交織器與遞歸系統(tǒng)卷積碼結合起來,實現(xiàn)了近似隨機編

2、碼的思想,并在譯碼時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到了接近香農(nóng)限的糾錯性能,是信道編碼理論領域的一項重要研究成果。
　　 本文以提高水聲通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詾槟繕?對水聲信道的特性、水聲通信的原理與技術、Turbo碼編碼與迭代譯碼原理和如何用硬件描述語言實現(xiàn)Turbo編譯碼算法進行了深入研究。
　　 首先,本文對水聲信道的特性和水聲信道編碼技術的研究現(xiàn)狀做了介紹,并針對水聲信道誤碼產(chǎn)生的隨機錯

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

4、必要的回溯操作,進而減少譯碼延時。在深入研究的基礎上,對SOVA譯碼算法和影響其性能的編碼長度、約束長度、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果、綜合性能、實現(xiàn)復雜程度、系統(tǒng)延時和系統(tǒng)兼容性等各個因素后,提出了一套用Altera公司的CycloneⅡ器件實現(xiàn)Turbo碼編碼和譯碼算法的方案,并詳細介紹了方案整體和其各個組成部分,并說明如何降低編譯碼實現(xiàn)的復雜度和減少