ofdm系統(tǒng)中turbo編碼混合arq技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-02-07 21:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 左右的增益，大量的試驗(yàn)證明，一般的隨機(jī)交織可以取得良好的性能，代數(shù)交織和隨機(jī)交織的性能相當(dāng)，但是隨著幀長(zhǎng)的變小，隨機(jī)交織的優(yōu)越性會(huì)消失，直至我們必須“刻意”的設(shè)計(jì)交織器，才能使 Turbo碼正常工作。隨機(jī)交織對(duì)于幀長(zhǎng)度沒(méi)有約束，代數(shù)交織器一般對(duì)于幀長(zhǎng)有著特殊的要求，矩陣交織器同樣要求幀長(zhǎng)能夠分解成兩個(gè)相近數(shù)的乘積。所有的交織器都可以通過(guò)查表的方式完成。本系統(tǒng)中，我們推薦使用隨機(jī)交織。 35 Bell Joint Lab Turbo碼仿真 5之譯碼算法 —— 簡(jiǎn)化 36 Bell Joint Lab Turbo碼仿真 5之譯碼算法 —— 量化比特?cái)?shù) 37 Bell Joint Lab 短幀 Turbo碼的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 5 ? 譯碼算法： LogMAP算法和 MAP算法相當(dāng)，MaxLogMAP有大約 ，MAP算法復(fù)雜度最大， LogMAP和 MaxLogMAP計(jì)算量相近，但是 MaxLogMAP算法在結(jié)構(gòu)上最接近維特比算法，容易在 DSP上快速實(shí)現(xiàn)。 3比特的量化足夠，但是在高信噪比區(qū)，推薦 6比特量化。在本系統(tǒng)中，我們使用MaxLogMAP算法， 6比特量化。 38 Bell Joint Lab Turbo碼仿真 6之打孔 39 Bell Joint Lab 短幀 Turbo碼的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6 ? 打孔：打孔可以提高碼率，但是會(huì)帶來(lái)誤碼率方面的性能損失，打孔的選擇應(yīng)該基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的考慮，沒(méi)有孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題。本系統(tǒng)中，我們使用 1/2碼率的 Turbo碼，打孔方式取經(jīng)典方案。 40 Bell Joint Lab Turbo碼仿真 7之結(jié)尾 41 Bell Joint Lab 短幀 Turbo碼的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7 ? 結(jié)尾策略：對(duì)于幀長(zhǎng)大約 1000比特的系統(tǒng)，無(wú)需考慮迫零處理，當(dāng)幀長(zhǎng)小于 50比特，我們采用方案 4迫零處理。 42 Bell Joint Lab Turbo碼混合 ARQ系統(tǒng) 43 Bell Joint Lab s o u r c e C R C T u r b o E n c T x B u f f e rs i n k C R C T u r b o D e c R x B u f f e rF e e d b a c k C H C h a n n e lA R Q C o n t r o lA R Q C o n t r o lTurbo編碼混合 ARQ系統(tǒng) 44 Bell Joint Lab 傳統(tǒng) HARQ分類 ? Type I HARQ：數(shù)據(jù)被加以 CRC并用 FEC編碼，重傳時(shí)，錯(cuò)誤分組被丟棄，重傳分組與前一次相同。 ? Type II HARQ：考慮無(wú)線信道的時(shí)變特性，在首次傳輸數(shù)據(jù)塊時(shí)沒(méi)有或帶有較少的冗余，如果傳輸失敗，重傳的數(shù)據(jù)塊不是首次所傳數(shù)據(jù)塊的復(fù)制，而是增加了其中的冗余部分。在接收端將兩次收到的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行合并，編碼速率下降而提高編碼增益。 ? Type III HARQ：與第二類 HARQ不同的是重傳碼字具有自解碼能力，因此接收端可以直接從重傳碼字當(dāng)中解碼恢復(fù)數(shù)據(jù)，也可以將出錯(cuò)重傳碼字與已有緩存的碼字進(jìn)行合并后解碼。 45 Bell Joint Lab Turbo碼 HARQ I型 ? 我們用 ARQ I型廣義的表示發(fā)送端在重發(fā)數(shù)據(jù)分組時(shí)，不生成新的碼子，與傳統(tǒng)定義不同的是，接收端不一定丟棄首發(fā)分組，完全可以利用首發(fā)的信息，增加系統(tǒng)的通過(guò)率。 ? 這種 ARQ機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)充分利用了硬件資源，編譯碼器的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單，有利于系統(tǒng)降低復(fù)雜性和減少功耗。 46 Bell Joint Lab Turbo碼 HARQ I型 接力棒式 Turbo碼 HARQ ? 在發(fā)方，首先將欲傳信息經(jīng) Turbo編碼器編碼后發(fā)送出去，接收端經(jīng)過(guò) Turbo譯碼，如果通過(guò) CRC檢錯(cuò)校驗(yàn)，反饋 ACK信號(hào)回發(fā)送端，如果不能通過(guò) CRC檢錯(cuò)校驗(yàn)，則反饋 NACK信號(hào)到發(fā)送端； ? 發(fā)送端收到重發(fā)指令，則將該信息的原先的碼子重新發(fā)送； ? 在收方，對(duì)于重發(fā)幀的譯碼，可將上一幀的譯碼結(jié)果用作先驗(yàn)信息，并用于 Turbo譯碼器進(jìn)行譯碼。如果譯碼結(jié)果通過(guò) CRC檢錯(cuò)校驗(yàn)，反饋 ACK，否則反饋 NACK； ? 重復(fù)第 第 3步，直到發(fā)送端收到 ACK信號(hào)，或者達(dá)到最大的重發(fā)次數(shù)，放棄此次通信。 47 Bell Joint Lab Turbo碼 HARQ II型 ? 我們用 ARQ II型表示發(fā)送端在重發(fā)數(shù)據(jù)分組時(shí)，生成新的校驗(yàn)信息，即所謂的增量冗余信息，但是新的分組沒(méi)有自解碼性質(zhì)。 ? ARQ I型：簡(jiǎn)單的“重復(fù)碼”，其最小碼距是原來(lái)的 L倍；實(shí)際上，通過(guò) L次重發(fā)可以構(gòu)成糾錯(cuò)能力更強(qiáng)的糾錯(cuò)碼。 ? 這種 ARQ機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分利用重發(fā)的分組資源，糾錯(cuò)能力比 I型更強(qiáng)，但是系統(tǒng)的編譯碼硬件設(shè)計(jì)必須以最低碼率的糾錯(cuò)碼設(shè)計(jì)，而系統(tǒng)一般運(yùn)行在較高的碼率水平上，所以不能充分利用硬件資源，編譯碼器的結(jié)構(gòu)和控制相對(duì)復(fù)雜。 48 Bell Joint Lab Turbo碼 HARQ II型 速率兼容打孔 Turbo碼 HARQ ? 發(fā)送端生成 L*N比特長(zhǎng)度的 Turbo碼，經(jīng)過(guò)打孔形成 N比特長(zhǎng)度分組，發(fā)送到信道，并且保存被刪除的其他校驗(yàn)比特； ? 接收端接收到分組，經(jīng)過(guò) Turbo譯碼，如果通過(guò)了 CRC檢錯(cuò)，發(fā)送ACK信號(hào)，否則，發(fā)送 NACK信號(hào)； ? 發(fā)送端收到 NACK信號(hào)，并累計(jì)重發(fā)次數(shù)，發(fā)送剩余的相應(yīng)的 N比特校驗(yàn)比特； ? 接收端接收到重發(fā)分組后，與首發(fā)分組組成新的碼子，經(jīng)過(guò) Turbo譯碼，如果通過(guò)了 CRC檢錯(cuò)，發(fā)送 ACK信號(hào)，否則，發(fā)送 NACK信號(hào)； ? 發(fā)送端收到 NACK信號(hào)，并累加重發(fā)次數(shù)，發(fā)送剩余的相應(yīng)的 N比特校驗(yàn)比特； ? 接收端接收到重發(fā)分組后，與前兩次的分組組成新碼子，經(jīng)過(guò) T
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