[发明专利]双二进制Turbo码停止迭代译码的方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种在通信中双二进制Turbo码停止迭代译码的方法，具体是一种基于符号的双二进制Turbo码停止迭代译码的方法。

背景技术

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S_C，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。

目前双二进制Turbo码停止迭代译码的方法有假想模式(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。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于符号的双二进制Turbo码停止迭代译码的方法，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。