Turbo编译码的Matlab实现

Turbo编译码的Matlab实现题目学生姓名专业班级学号院（系）指导教师(职称)完成时间目录摘要.......................................................................................................................1ABSTRACT............................................................................................................21信道编码.............................................................................................................11.1信道编码及信道编码的提出....................................................................11.2信道编码的发展历程................................................................................11.3信道编码的分类........................................................................................12相关基本概念和常识.........................................................................................12.1关于纠错码的基本概念............................................................................12.2卷积码初步................................................................................................23Turbo码的产生及研究现状...............................................................................13.1Turbo码的产生背景..................................................................................13.2Turbo码的研究现状..................................................................................24Turbo码编码........................................................................................................14.1编码器各部分介绍....................................................................................14.2编码原理及算法........................................................................................25Turbo码译码........................................................................................................15.1译码器结构................................................................................................15.2Turbo码迭代译码基本原理......................................................................25.3MAP(maximumaposteriori)算法..............................................................36Matlab介绍及仿真结果......................................................................................16.1Matlab程序设计语言概述.........................................................................16.2程序仿真结果............................................................................................37结束语.................................................................................................................1致谢.....................................................................................................................2参考文献.................................................................................................................3Turbo编译码的Matlab实现Matlab实现Turbo编译码摘要本文是对一种新型卷积码——Turbo码的编译码算法进行研究及其Matlab仿真，着重讨论的是Turbo码译码算法的改进及性能分析。Turbo码由于在比特误码率方面的性能可以接近香农极限，成为当今的研究热点。它的编码器是将两个递归系统卷积码并行级联，而其相应的译码器采用迭代译码方法。第一章解释了信道编码及其相关知识，包括信道编码的分类和发展过程；第二章介绍了编码中常用的基本概念和卷积码的初步知识；第三章介绍了Turbo码的提出以及研究现状；第四章主要讲了Turbo码编码方法、编码器的结构，并给出了具体的编码算法；第五章是本文的核心，重点阐述了Turbo码的译码原理、译码算法。第六章对Matlab做了简要的介绍，并利用它对Turbo码的编码、译码的整个过程做了仿真。第七章列举了Turbo码的不足，然后对本毕业设计做了简要总结及致谢。关键词信道编码/Turbo码/维特比译码Turbo编译码的Matlab实现MATLABSIMULATIONOFTurbo-CODEENCODINGANDDECODINGABSTRACTThispaperdealswiththestudyofencoding&decodingalgorithmandMatlabsimulationofanewconvolutionalcodewhichcalledTurbo-code,Speciallydicussestheimprovementofdecodingalgorithmandanalyszestheirperformances.BecauseofitsperformancesintermsofBitErrorRate(BER)areclosetotheSHANNONlimit,itbehotspot.Turbo-codeencoderusesaparallelconcatenationoftwoRecursiveSystematicConvolutionalcodesandtheassociateddecoderusesiterativedecodingmethods.ChapterⅠexplainswhatchannelcodingisandsomeknowledgepertinenttoit.ChapterⅡgivesussomebasicconceptsaboutencodinganddecoding,thenexplainsconvolutionalcodesandhowtogeneratethem.ChapterⅢcomestocontactwithTurbocodesandgeneralizeswhataspectswearestudyingofTurbocodes.ChapterⅣmakeseyesonencoder’sstructureandhowtoencodetheinformationbitstoTurbocodes.Attheendofthispartwegiveaidiographicencodingalgorithm.ChapterⅤisthecoreofthisproject.ThispartlaystrongemphasesonDecodingalgorithmofTurbo-code.ChapterⅥintroducesMatlabandmakesuseofittosimulatethewholeprocessofTurboencodinganddecoding.ChapterⅦenumeratesthedisadvantagesofTurbocodesandsummarizeswhatIobtainfromthisproject,andthenexpressmythankstomytutor.KEYWORDSchannel-coding,Turbo-code,viterbi-decodingTurbo编译码的Matlab实现1信道编码1.1信道编码及信道编码的提出所谓信道编码，就是按照一定的规则给待传送的数字序列{d}增加一些多余的码元，称之为监督码元，使不具有规律性的数字序列{d}变换为具有某种规律性的数字序列{c}，又称为码序列。经变换后得到的码序列中，信息序列的诸码元与多余码元之间是相关的，接收端的译码器则根据这种相关性来检测和纠正传输过程中产生的差错。长期以来，人们一直在努力探索着如何安全可靠的进行信息传输的途径。1948年，香农（C.Shannon）在他的开创性论文《通信的数学理论》（Amathematicaltheoryofcommunication）中，首次阐明了在有扰信道中实现可靠通信的方法，提出了著名的“有扰信道编码定理”，奠定了信道编码（即纠错码）的基石。定理指出：在有噪声的信道环境下，只要信源的信息速率不超过信道容量，就可以找到一种编码方法，使信息的传输速率任意逼近信道容量，而传输的错误概率任意逼近于零，或者传输的失真度能够任意的逼近给定的要求，即实现可靠通信。在这里，香农定理指出了信道编码在实现有效、可靠通信方面的重要地位和作用，并从理论上为信道编码的发展指出来努力的方向。由此，人们还认识到，没有必要建立性能特别好的耗费特别高的信道去保证通信的可靠性，只需应用适当的编码技术便可以达到目的，而且更为经济。自此以后，汉明（Hamming）、斯列宾（Slepian）、普兰奇（Prange）等人在50年代初，根据香农的思想，给出了一系列设计好码和有效译码的方法。1.2信道编码的发展历程迄今为止，信道编码已有50多年的历史，其发展过程可分为以下几个阶段：50年代和60年代里，人们主要致力于