数字通信中的低复杂度迭代译码及迭代系统测试

论文摘要

信道编码是数字通信中保证信息可靠传送的不可或缺技术。近年来，基于迭代译码思想的信道编码理论取得了重大进展，出现了诸如Turbo码及其变形码、低密度奇偶校验码等一系列性能优异的编码。但是，译码的复杂性仍然限制了这些编码的实际应用。迭代译码方法的复杂性主要体现在两个方面：其一为同一过程反复多次迭代所带来的复杂度，其二为译码算法本身的复杂度。本文主要针对这两方面展开研究，重点探讨了在保证系统误码性能前提下如何有效减少Turbo码译码迭代次数，利用和-积译码算法和大数判决译码算法实现复数旋转码低复杂度软／硬判决迭代译码，以及基于交织器分离的迭代译码算法的低复杂性实现正确性测试。 论文首先讨论了在保证系统误码率性能的前提下，利用停止准则减少Turbo译码迭代次数问题。论文提出了一种基于比特和帧的新型联合停止准则，可有效地用于降低Turbo码译码复杂度。通过利用Turbo码内嵌的循环冗余校验方法，解决了短帧Turbo码的联合停止准则应用问题。研究结果表明，在相同的系统误码率性能条件下，本文所提出的方法对Turbo译码复杂度的降低比率比已知的最高比率更高。 针对W-CDMA标准中Turbo编码应用的特殊性，本文提出了一种半次迭代循环冗余校验停止准则以及在Max-log-MAP算法的前向译码过程中引入循环冗余校验停止准则，使W-CDMA标准中的Turbo码译码复杂度明显降低（降低比率比已有的最好结果低73％）。 其次，本文研究了低复杂度和．积迭代译码算法和大数判决迭代译码算法，并分别用于复数旋转码的软判决和硬判决译码。研究结果表明，在码长和码率基本相同的条件下，采用硬判决迭代大数判决译码算法的复数旋转码误码性能比已知的最好级联Reed-Solomon（RS）码的误码率性能更好，而且复杂度更低，所需的帧长更短；在高码率短帧应用条件下，采用和-积迭代译码算法的复数旋转码误码性能与Turbo码接近，但是其译码复杂度远低于Turbo码的译码复杂性。 基于密度进化的方法，本文针对二进制对称信道，对大数判决可译码的迭代译码算法的收敛特性进行了深入分析，推导出了大数判决可译码迭代译码收敛性和信道阈值之间的关系，并求出了信道阈值界的解所应满足的条件以及求解方法。研究表明，所推导出的大数判决可译码迭代译码算法信道阈

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表索引
• 符号和缩略词表
• 第1章 绪论
• 1.1 数字通信与信道编码
• 1.2 Turbo码及其迭代译码
• 1.3 LDPC码及其迭代译码
• 1.4 其它的可迭代译码信道编码
• 1.5 本文研究工作思路、主要贡献和论文内容组织
• 第2章 基于联合停止准则（JEDES）的低复杂度TURBO码迭代译码
• 2.1 基于帧的停止准则和基于比特的提前检测技术
• 2.2 基于比特的预检测技术和篱笆图的重构
• 2.3 联合预检测技术和停止准则技术（JEDES）
• 2.4 基于JEDES停止准则的Turbo译码性能仿真与分析
• 2.5 基于内嵌CRC校验的短帧Turbo码的JEDES准则
• 2.5.1 短帧Turbo码的停止准则应用问题
• 2.5.2 基于内嵌CRC校验的JEDES停止准则算法
• 2.5.3 基于内嵌CRC校验的JEDES停止准则仿真结果及讨论
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于循环冗余校验码的W-CDMA高效TURBO码迭代译码
• 3.1 W-CDMA中的Turbo码及其译码停止准则
• 3.2 CRC半次校验停止准则Turbo-CRC译码算法
• 3.3 Max-Log-MAP译码算法中的CRC停止准则
• 3.4 基于CRC准则的W-CDMA中的Turbo译码仿真结果及其分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 复数旋转码迭代译码算法
• 4.1 线性分组码的迭代译码的研究现状
• 4.1.1 线性分组码的硬判决迭代译码研究现状
• 4.1.2 线性分组码的软判决迭代译码研究现状
• 4.1.3 符号变量及定义
• 4.2 复数旋转码的编码及其特点
• 4.3 基于硬判决的迭代变门限大数判决译码,仿真性能及复杂性比较
• 4.3.1 基于硬判决的迭代大数判决译码算法
• 4.3.2 复数旋转码的迭代大数判决译码仿真结果和讨论：
• 4.4 复数旋转码的和-积迭代译码
• 4.4.1 复数旋转码的和-积迭代译码算法及译码复杂度分析
• 4.4.2 复数旋转码的和-积迭代译码算法仿真结果和分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 大数判决码通用迭代译码算法及性能分析
• 5.1 大数判决可译码及其迭代译码算法
• 5.2 迭代大数判决译码算法的平均译码错误概率
• 5.3 大数判决可译码迭代译码算法的译码收敛性分析
• 5.3.1 收敛性的密度进化图示法研究
• 5.3.2 大数判决可译码的迭代译码算法的收敛性与信道阈值
• 5.4 信道阈值界的数值结果与分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 交织分离式TURBO迭代系统测试
• 6.1 Turbo迭代系统的测试问题
• 6.2 交织分离的迭代系统测试法的系统模型与方法描述
• 6.2.1 交织分离的迭代系统测试方法
• 6.2.2 交织器旁路的级联系统联合界的计算
• 6.3 交织分离式的测试方法在Turbo系统中的应用
• 6.4 仿真测试结果
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 引理4.5的证明
• 附录B 引理5.1的证明
• 附录C 推论5.1的证明
• 附录D 引理5.2的证明
• 攻读博士学位期间发表、录用和完成的论文
• 攻读博士学位期间主研和主持的科研项目