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现代码中迭代译码的研究

2020-11-29阅读(538)

现代码中迭代译码的研究

论文摘要

信道编码是数字通信系统中不可缺少的一个环节。近几年,随着信道编码理论的发展与进步,以Turbo码[11],LDPC码[13]为代表,出现了一批性能卓越的编译码方案。尤其是在码长较长的情况下,它们能够逼近香农极限。优异的性能吸引了越来越多的研究工作者,投入到关于它们的研究工作中,从而也建立一批相关的理论。为了和经典的编码理论相区别,人们往往习惯把这些新的理论,称为现代编码理论,也把这一部分码称为现代码。所有的现代码都具有两个共同的特点:一个是编码的随机构成。这使得码重谱的分布接近于随机码;另一个就是采用迭代译码近似逼近最大似然译码。这样使我们可以用一个较小的复杂度来实现对于长码的译码。这两个重要的性质,都是符合香农信息论理论的。本论文着重研究现代码的迭代译码的研究。现代码的迭代译码虽然能够较好的逼近最大似然译码。但是它多维非线性的特点,也使得传统的研究方法和研究工具不再适用。因此,有多种新的研究理论被分别提出。本文介绍并总结了其中三种研究方法以及它们的区别与联系:统计分析,非线性分析和图形分析。首先,本文介绍了迭代译码的统计分析方法。基于统计分析方法的“高斯假设“和“对称条件”,提出了一种新的应用于MC-CDMA系统的ARQ结构。该系统有别于传统的ARQ系统,并不是将所有检测出错误的帧都要求重传,而是根据不同的业务需求（误码率要求）,只要求重新传输误码比特数高于门限值的帧。其次,本文介绍了迭代译码中基本的动态非线性理论。此基础上,扩展了非线性分析理论,对迭代译码动态系统的各个不同阶段,做了更全面的叙述,从而丰富了迭代译码的非线性分析理论。基于对迭代译码各个不同阶段的认识,我们提出了一个新的迭代停止准则。从试验的仿真结果来看,新的方案大大提高了系统的性能,接近于理论极限。最后,基于图形分析理论,本文提出了一套新的Turbo码交织器的性能度量工具（CCS）。仿真结果表明,运用CCS设计的交织器性能优于目前已知的交织器性能。与此同时,我们也给出了一个新的交织器扩展因子的理论上界,新的上界比原有的理论上更紧。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 引言
  • 1.1 数字通信系统
  • 1.2 信道编码的发展
  • 1.2.1 线性分组码
  • 1.2.2 卷积码
  • 1.2.3 级联码
  • 1.2.4 现代码
  • 1.3 论文的结构和安排
  • 第2章 Turbo码
  • 2.1 Turbo码的编码
  • 2.1.1 成员码
  • 2.1.2 交织器
  • 2.1.3 删余器
  • 2.1.4 结束方法
  • 2.2 Turbo码的译码
  • 第3章 LDPC码
  • 3.1 LDPC码的表示方法
  • 3.1.1 矩阵表示
  • 3.1.2 图形表示
  • 3.2 LDPC码的设计方法
  • 3.2.1 Gallager码
  • 3.2.2 MacKay码
  • 3.2.3 不规则LDPC码
  • 3.3 LDPC码的译码方法
  • 3.3.1 概述
  • 3.3.2 和积算法的概率表达
  • 第4章 现代码的译码性能分析
  • 4.1 迭代译码的性能曲线
  • 4.2 迭代译码的模型
  • 第5章 译码性能分析—统计分析
  • 5.1 两个前提定理
  • 5.2 从多维系统到一维系统
  • 5.2.1 高斯假设
  • 5.2.2 对称条件
  • 5.2.3 EXIT图
  • 第6章 统计分析的应用
  • 6.1 传统的ARQ系统
  • 6.2 新的ARQ方案
  • 6.2.1 恶劣帧现象
  • 6.2.2 新的解决方案
  • 6.2.3 仿真结果
  • 第7章 译码性能分析—非线性分析
  • 7.1 动态非线性系统
  • 7.1.1 定点
  • 7.1.2 稳定性
  • 7.1.3 吸引集
  • 7.1.4 分叉
  • 7.1.5 混沌
  • 7.2 迭代译码的非线性动态系统表示方法和定点分析
  • 7.3 迭代译码的非线性动态系统分析
  • 7.4 一个新的迭代译码停止准则
  • 第8章 现代码译码的图形分析与交织器设计
  • 8.1 Turbo码的交织器介绍
  • 8.1.1 交织器的定义
  • 8.1.2 交织器的延时函数
  • 8.1.3 交织器的分类
  • 8.1.4 交织器的表示方法
  • 8.2 一些典型的块交织器
  • 8.2.1 随机交织器
  • 8.2.2 S-随机交织器
  • 8.2.3 Uniform交织器
  • 8.2.4 行列交织器
  • 8.2.5 互质交织器
  • 8.2.6 黄金互质交织器
  • 8.2.7 黄金交织器
  • 8.2.8 Welch-Costas交织器
  • 8.2.9 Takeshita-Costello交织器
  • 8.3 迭代译码的图形理论以及对交织器的影响
  • 8.3.1 交织器在Turbo码中的作用
  • 8.3.2 Turbo码的图形表示
  • 8.3.3 Turbo码的因子图中环的影响
  • 8.3.4 新的度量标准
  • 8.3.5 CCS与交织器扩展因子之间的联系
  • 8.3.6 CCS与其它的衡量标准的比较
  • 8.3.7 利用CCS设计互质交织器
  • 第9章 论文总结和今后的研究方向
  • 9.1.1 论文总结
  • 9.1.2 今后的研究方向
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读博士期间发表论文

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