2006(№1)

УДК 621.391.23
В. Н. Смирнов, Та Вьет Хунг
ДВУХЭТАПНЫЙ АЛГОРИТМ ДЕКОДИРОВАНИЯ
ТУРБО-КОДА
Приводятся результаты оценки эффективности итерационного алгоритма декодирования
турбо-кода, в котором на первых итерациях выполняется алгоритм Витерби
с мягким выходом, а на последних – алгоритм максимума апостериорной вероятности
Турбо-код, алгоритм итерационного декодирования, логарифм отношения правдоподобия
Алгоритмы декодирования турбо-кодов являются развитием алгоритмов Витерби с
мягким выходом (Soft output Viterbi algorithm – SOVA) и максимума апостериорной вероятности
(Maximum a posteriori probability – МАР) [1]–[3]. Декодирование заключается в
выполнении нескольких ( ρ ) итераций, направленных на уточнение оценки информационной
последовательности. Так как вклад каждой новой итерации в улучшение оценки
уменьшается, а увеличение числа итераций приводит к росту задержки декодирования, то
декодирование завершается после выполнения 8 − 18 итераций [2], [3].
Достоинствами алгоритма SOVA являются простота технической реализации, малая
задержка декодирования, а недостатком – относительно низкое качество декодирования.
Алгоритм МАР обеспечивает более высокую помехоустойчивость, но требует большего
объема вычислений и весьма чувствителен к ошибкам округления, поэтому он не получил
широкого применения в современных цифровых системах связи. Для исключения отмеченных
недостатков разработаны алгоритмы Мax-Log-MAP и Log-MAP, последний из которых
обладает более высоким качеством декодирования, поскольку при вычислениях используется
функция коррекции ошибок в виде таблицы преобразований. Однако задержка
декодирования по-прежнему остается большой.
На основе этих алгоритмов авторами разработан модифицированный алгоритм итерационного
декодирования турбо-кода, обладающий умеренной простотой технической
реализации, малой задержкой декодирования, и приемлемой эффективностью в области
больших отношений сигнал/шум.
Декодирование по предложенному алгоритму состоит в следующем. В первых ρ ′ итерациях
из общего числа итераций ρ логарифм отношения правдоподобия (log-likelihood ratio
– LLR) вычисляется по алгоритму SOVA. В последующих итерациях реализуется алгоритм
Log-MAP. Таким образом, процесс декодирования разделен на 2 этапа – грубый и точный.
На первом этапе рассматриваются только 2 пути по кодовой решетке: путь максимального
правдоподобия (аналогично алгоритму Витерби) и лучший путь, соответствующий
информационной последовательности, инверсной по отношению к последовательности
максимального правдоподобия в момент t . Для этих путей вычисляются логарифмы
отношения правдоподобия и их разность только по прямому направлению. На втором этапе
в ′ ρ − ρ последующих итерациях алгоритм анализирует на каждом шаге решетки (от
узла к узлу) лучшие пути для бит 1 и 0 в момент t , вычисляет апостериорную вероятность
16
© В. Н. Смирнов, Та Вьет Хунг, 2006