双二进制Ｔｕｒｂｏ码停止迭代译码的方法技术

本发明专利技术涉及一种在通信中基于符号的双二进制Ｔｕｒｂｏ码停止迭代译码的方法。本发明专利技术利用双二进制Ｔｕｒｂｏ码基于符号信息的Ｍａｘ－Ｌｏｇ－ＭＡＰ译码算法，将分量译码器相互传递的符号外信息作为停止迭代译码方法的条件判断值，并和阈值进行比较。如果每个时刻都至少存在一个符号外信息的绝对值大于阈值，则提前终止迭代译码；否则在没有超过设定最大迭代译码次数下，继续下一次迭代译码。本发明专利技术方法把符号译码算法和符号停止方法相结合，很好的兼顾了译码性能和译码复杂度以及资源占用的三个指标，在复杂度不高和资源占用有限的情况，译码复杂度近似理想情况下算法的信噪比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及一种在通信中，具体是一种基于符号的。
技术介绍
1996年Berrou提出了双二进制Turbo码，与传统二进制Turbo码相比，双二进制Turbo码具有以下优点交织深度是经典Turbo码的一半，译码时延减小；通过符号间交织增大最小自由距离，消除误码平层；相同复杂度译码器下，双二进制Turbo码的纠错性能优于传统Turbo码；码率删余对于双二进制Turbo码的性能影响小于传统Turbo码；采用循环递归系统卷积码做子码，它不需要“收尾比特”就可以使每一帧具有相同的初始状态和终止状态，这个状态称为循环状态SC，这就提高了编码效率。在实际编码前要先通过一个预编码获得循环状态，在译码的时候也需要对循环状态做一个估计。由于其优秀的性能，目前双二进制Turbo码已经广泛应用于很多无线通信的标准中，比如WiMAX(IEEE 802.16)和欧洲卫星网络标准(DVB-RCS)都采用了双二进制Turbo码。 双二进制Turbo码的译码同传统的Turbo码译码方法一样，主要采用Max-Log-MAP和Log-MAP两种译码方法，Log-MAP的算法译码性能比较好，但是需要大量的指数和对数计算，复杂度高；而Max-Log-MAP算法则完全用加法和求最大值来替代对数运算，复杂度低，有利于硬件上的实现。另一方面，由于双二进制的输入是两个比特，因此它的译码又可以分成基于符号和基于比特的后验概率对数似然比的译码方式，通常采用的交织器将决定采用哪种译码方式。一般常来说，基于符号的译码方式由于考虑了符号内比特间的关系，因此在译码性能上要强于基于比特的译码方式。 Turbo码的迭代译码带来相当优越的译码性能的同时增加了译码复杂度、译码延时以及译码能耗，限制了Turbo码在实际中的应用。另一方面，迭代到达一定次数后，由于外信息之间相关性增大，外信息能够提供的有用信息减少，Turbo码的译码性能提升逐渐变慢，甚至不再提升。所以对于好帧来说，如果固定一个最大的迭代次数的话，在译码稳定之后，后面的几次迭代对译码的性能提高很少，不如在译码稳定的时候停止迭代，降低译码的复杂度、译码延时和译码能耗；而对于坏帧来说，增加迭代次数也不一定能提高译码性能。因此通过一定方法停止迭代译码可以有效地减少迭代次数，降低复杂度。 目前有假想模式(GENIE)，硬判决停止方法(HDA)，符号改变率停止方法(SCR)，软信息停止方法，添加冗余校验位的停止方法。所谓的假想模式，就是假设译码器知道信息序列，每一次迭代译码完成时，将译码器的结果与信息序列作比较，如果相等，立即停止，否则继续迭代直至最大迭代次数。假想模式下能最低限度地降低迭代次数，同时误码率没有任何损失。所以在理论研究中，假想模式是所有停止方法的最理想情况。HDA停止方法的工作方式是比较前后两次迭代的比特外信息的硬判决。SCR停止方法统计相邻迭代比特外信息硬判决后改变的数目占帧长的比例，如果小于阈值，那么停止迭代。软信息停止方法主要采用最小似然比的准则(Bit-Min-LLR)。 以上停止迭代译码的方法都是基于比特外信息做判断。而基于符号的停止迭代译码的方法有最小后验概率和停止方法(MinSum)，它将每个时刻的符号外信息之和的绝对值与阈值进行比较，如果小于阈值则停止迭代。 尽管基于符号的译码算法通常要比基于比特的译码算法更能提高译码性能，但是基于符号和基于比特的停止迭代译码的方法对于译码性能是一样的，只不过前者是利用符号外信息进行停止判断，而后者是利用比特外信息进行判断。另一方面如果采用基于符号(比特)的译码算法，而停止迭代译码的方法采用基于比特(符号)的方法，每次迭代译码结束后需要将符号(比特)外信息转化为比特(符号)外信息进行停止判断，这无疑增加了额外的开销。因此译码算法和停止迭代译码的方法往往采用统一的形式，或者都基于符号，或者都基于比特。 停止迭代译码方法的好坏主要由三个方面决定，分别是译码性能，资源占用以及平均需要的迭代次数。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种基于符号的，利用基于符号的Max-Log-MAP译码算法下使得在降低复杂度，减小译码延时和译码耗能的同时可以达到近似一个理想状态(假想模式)下的Max-Log-MAP译码性能。 本专利技术利用双二进制Turbo码基于符号信息的Max-Log-MAP译码算法，将分量译码器相互传递的符号外信息作为停止迭代译码方法的条件判断值，并和阈值进行比较。如果每个时刻都至少存在一个符号外信息的绝对值大于阈值，则提前终止迭代译码；否则在没有超过设定最大迭代译码次数下，继续下一次译码。具体步骤包括 1)设定迭代译码的符号外信息初始值为0； 2)在每次迭代过程结束的时候，分量译码器顺序输出N长的符号外信息序列{Le(uk＝1)，Le(uk＝2)，Le(uk＝3)}，k为符号外信息序列的每个时刻点，k＝1，2，…，N； 3)对于每个时刻点k，取符号外信息绝对值的最大值max |Le(uk)|； 4)顺序将每个时刻点的符号外信息绝对值的最大值max |Le(uk)|与设定的阈值Th比较，如果每个时刻点的符号外信息绝对值的最大值都满足max |Le(uk)|＞Th，则停止迭代，反之进行步骤5)，其中设定的阈值Th为1.0～2.0； 5)如果在最大迭代次数内，并非所有的每个时刻点的符号外信息绝对值最大值满足|Le(uk)|＞Th，则继续迭代，重复步骤1)～4)；如果达到最大迭代次数，停止迭代。 本专利技术方法把符号译码和符号停止迭代译码方法相结合，很好的兼顾了译码性能和译码复杂度以及资源占用三个指标，在复杂度不高和资源占用有限的情况，译码复杂度近似理想情况下算法的信噪比。 附图说明 图1为帧长480的双二进制Turbo码在不同阈值下停止迭代译码方法的误码率和误帧率(仿真环境生成多项式(15，13)，码率1/2，AWGN信道，QPSK调制，最大迭代译码次数为8次，采用802.16e中定义的交织器，增强型Max-Log-MAP算法)； 图2为帧长480的双二进制Turbo码在不同阈值下停止迭代译码方法的迭代次数(仿真环境同图1中相同)； 图3为帧长1504的双二进制Turbo码在不同阈值下停止迭代译码方法的误码率和误帧率(仿真环境同图1中相同)； 图4为帧长1504的双二进制Turbo码在不同阈值下停止迭代译码方法的迭代次数(仿真环境同图1中相同)； 图5为双二进制Turbo码基于多种停止迭代译码方法的误码率和误帧率(仿真环境帧长60Bytes，生成多项式(15，13)，码率1/2，AWGN信道，QPSK调制，最大迭代译码次数为8次，采用802.16e中定义的交织器，增强型Max-Log-MAP算法。Bit-Min-LLR的阈值为10，MinSum的阈值为7，本专利技术停止迭代译码方法Lex的阈值为1.5)； 图6为双二进制Turbo码基于多种停止准则的迭代次数(仿真环境同图5中相同)； 具体实施例方式 基于符号的双二进制Turbo码停止迭代译码方法实施如下 1)迭代译码开始前，迭代译码停止方法所需要的判断值(符号外信息)初始值置为0，阈值设定为Th，分量译码器设定最大迭代次数本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于符号的双二进制Ｔｕｒｂｏ码停止迭代译码的方法，其特征在于该方法的具体步骤包括：１）设定迭代译码的符号外信息初始值为０；２）在每次迭代过程结束的时候，分量译码器顺序输出Ｎ长的符号外信息序列｛Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］＝１），Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］＝２），Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］＝３）｝，ｋ为符号外信息序列的每个时刻点，ｋ＝１，２，...，Ｎ；３）对于每个时刻点ｋ，取符号外信息绝对值的最大值ｍａｘ｜Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］）｜；４）顺序将每个时刻点的符号外信息绝对值的最大值ｍａｘ｜Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］）｜与设定的阈值Ｔｈ比较，如果每个时刻点的符号外信息绝对值的最大值都满足ｍａｘ｜Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］）｜＞Ｔｈ，则停止迭代，反之进行步骤５），其中设定的阈值Ｔｈ为１．０～２．０；５）如果在最大迭代次数内，并非所有的每个时刻点的符号外信息绝对值最大值都满足｜Ｌ↑［ｅ］（ｕ↓［ｋ］）｜＞Ｔｈ，则继续迭代，重复步骤１）～４）；如果达到最大迭代次数，停止迭代。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢磊，刘亚，陈惠芳，高明，朱益，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]