约束维特比算法及其应用的研究

论文摘要

信道编码是通信领域研究的重要课题之一,其主要分为分组码与卷积码。卷积编码在当前的数字通信领域得到广泛的应用,大部分通信系统都采用卷积码和维特比译码作为信道编码。维特比译码算法是最大似然译码,在由高斯白噪声引起的随机错误的信道中有良好的性能,但当信道错误集中或为突发错误信道时,维特比译码算法则性能急剧下降。本文所研究的约束维特比算法基于国家科学基金项目《新一代乘积编码(Product Code)及解码方法的研究》,不但保持了原有维特比算法的特性,而且在减少译码路径的情况下,能较好地解决上述问题。约束维特比算法是在已知某位正确的基础上,迫使约束译码路径必须经过该点,从而达到提高性能的目的。其算法实现是在一般维特比算法的基础上引入约束标志数组,从而实现通用的维特比译码算法。通过在编码信道模型上的仿真表明,已知正确的约束位越多,分布的越密,则提高的性能越明显。约束维特比算法的关键是如何得到正确的信息,从而将已知正确的信息作为约束位加以应用。依据课题所研究的乘积编码,利用其特殊构造,使用循环冗余校验作为译码是否正确的判决,从而使乘积编码的行列交替约束,实现约束维特比译码。仿真结果表明,采用行列交替约束的约束维特比译码以后,性能得到较大的提升,尤其在突发错误信道中,传输的图像经乘积编码进行信道编码与译码后峰值信噪比有明显的提高。在此基础上,探讨了约束维特比在无线通信系统信道编码方案中的应用。根据无线通信协议的信道编码结构,利用其多种码率设计以及由此带来的速率匹配需要进行信号重复的特点,将信号重复变为加入约束位,从而在对系统构造进行很小改变的基础上,实现约束维特比译码,得到较为满意的结果。约束维特比在图像传输中的应用也是研究的内容之一。根据SPIHT算法分层压缩图像的特点,根据信道情况将细节部分的信息舍去,舍去的部分用约束比特信息替换,均匀插入到传输数据中,在译码端进行约束维特比译码。仿真结果表明,当信道条件较差时,在使用同样多的比特的情况下,本文提出的方法对图像的传输有明显的改进效果。

论文目录

• 中 文 摘 要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外的研究与发展状况
• 1.3 课题的来源与主要研究内容
• 第二章 信道编码技术
• 2.1 概述
• 2.2 编码信道模型
• 2.3 分组码
• 2.4 卷积码
• 2.5 级联码
• 2.6 乘积码
• 第三章 约束维特比译码算法
• 3.1 概述
• 3.2 硬判决维特比译码算法
• 3.3 约束维特比译码算法
• 3.4 一般维特比译码算法与约束维特比译码算法性能的比较
• 第四章 约束维特比译码在乘积编码中的应用
• 4.1 概述
• 4.2 乘积编码的编码方案
• 4.3 约束维特比译码算法的应用实现
• 4.4 乘积编码采用约束维特比译码后的性能比较
• 第五章 约束维特比译码在无线通信协议中的应用探讨
• 5.1 概述
• 5.2 无线通信系统中信道编码方案
• 5.3 约束维特比译码在无线通信系统中的应用
• 5.4 采用约束维特比译码前后的性能比较
• 第六章 约束维特比算法对 SPIHT 算法分层图像进行传输的应用的探讨
• 6.1 概述
• 6.2 SPIHT 算法分层图像
• 6.3 利用约束维特比传输SPIHT 算法分层图像
• 6.4 仿真结果与分析
• 结语
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历及发表的论文