PCCC码(Turbo码)的编码和译码算法(6)

2019-08-30 21:26

?硬判决输出: uk=sign(Lk(uk/YN)) 。

同样,SOVA解码算法的外信息也存在高估(over_estimate)问题,亦即SOVA的外信息的绝对值通常要高于Log_MAP的外信息的绝对值。为了缓解这一问题,可以将上述的外信息乘以一个常数η,0<η<1,所以:

Lk(uk)new=ηLk(uk)

通过仿真,我们发现一个合适的η推荐值为3/4,这个值特别适用于二进制的硬件实现:

Lk(uk)new=Lk(uk)- Lk(uk)/4

也可进一步改进成双向的SOVA算法:

???Lk(uk/YN)?min{Lk(uk/YN)forward,Lk(uk/YN)bachward}

维特比解码可以从前向后解码,也可以从后向前解码。取两次解码度量差的

?最小者更新Lk(uk/YN)。双向的SOVA算法比单向算法性能有所改善,但是计算复杂度增倍。

4.2.2

SOVA算法与Max_Log_MAP算法之间的关系:

SOVA算法可以看作是Max_Log_MAP的简化,回顾一下Max_Log_MAP的输出似然比:

?Lk(uk/YN)?lnmax{?k?1(s?)?k(s?,s)?k(s)}s?,suk?1max{?k?1(s?)?k(s?,s)?k(s)}s?,suk??1

SOVA通过回溯找到一条ML,无妨设其在k时刻找到的信息比特uk为1,则其输出似然比为:

?Lk(uk/YN)?lnmax{?k?1(s?)?k(s?,s)?k(s)}s?,suk?1one of {?k?1(s?)?k(s?,s)?k(s)}s?,suk??1

对于分子,SOVA算法从众多满足uk为1的序列概率中找到了最大的序列概率,即最大似然序列(ML)的后验概率;但对于分母,SOVA算法不一定能从众多满足uk为-1的序列概率中找到最大的序列概率,而是从延时窗中更新得到的那条伴随路径所对应的后验概率。所以,SOVA输出似然比的绝对值要比Max_Log_MAP算法大,存在似然比高估的问题,是一种乐观估计。双向SOVA算法对前向和后向SOVA算法输出似然比取最小值,有助于缓解这一问题,但如果满足uk为-1的最大似然序列出现在以k时刻为中心的前后延时窗以外,双向的

SOVA算法仍然存在着似然比高估的问题。

4.3 各种算法小结

Log_MAP算法完全等效于MAP,只是更便于硬件实现:Max_Log_MAP算法是Log_MAP算法的简化;双向SOVA算法是Max_Log_MAP算法的简化:单向SOVA算法是双向SOVA算法的简化。

对硬件而言,Log_MAP算法的计算复杂度比MAP低,解码性能一样;而对于Log_MAP、Max_Log_MAP、双向SOVA和单向SOVA, 它们的计算复杂度依次降低,但解码性能也依次降低。

我们对WCDMA中的Turbo码进行了不同解码算法比较的仿真测试,码率取1/3,分量卷积码的生成多项式是[15/13]8 。解码算法取8次迭代。在加性高斯白噪声(AWGN)信道和BPSK调制下,对交织帧长为1156的Turbo码进行了测试,结果如[5]的图9-7所示。从图中可以看到,Max_Log_MAP比Log_MAP有0.3dB的信噪比损失,而η为3/4的乘性修正的Max_Log_MAP非常逼近Log_MAP算法;SOVA算法比Max_Log_MAP有0.5dB的信噪比损失,而η为3/4的乘性修正的SOVA算法非常逼近Max_Log_MAP算法。综合计算复杂度和解码性能,η为3/4的乘性修正的Max_Log_MAP是其中的最佳算法。

参考文献:

[1] Lin S and Costello D J. “Error Control Coding (Second Edition).” Pearson Education Inc., 2004.

[2]Robert H. Morelos-Zaragoza. “The Art of Error Correcting Coding (Second Edition).” John Wiley & Sons, Ltd., 2006.

[3] ETSI EN 300 392-2: \Part 2: Air Interface (AI)\。

[4] ETSI EN 300 396-2: \

requirements for Direct Mode Operation (DMO);Part 2: Radio aspects\(2002-07)。

[5]吴湛击。现代纠错编码与调制理论及应用。北京:人民邮电出版社,2008.12。


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