逼近香農(nóng)限的檢測(cè)解碼算法與差錯(cuò)控制技術(shù)研究.pdf

1、通信網(wǎng)絡(luò)極大地方便了人們?nèi)粘５墓ぷ鲗W(xué)習(xí)和生活?yuàn)蕵?，并在社?huì)公共服務(wù)和政府職能轉(zhuǎn)變等方面扮演著重要的角色。另一方面，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)低成本高質(zhì)量通信需求的日益膨脹推動(dòng)著高性能通信網(wǎng)絡(luò)的研究工作在不斷的前進(jìn)。從技術(shù)的角度看，提高通信網(wǎng)絡(luò)性能的本質(zhì)是研究逼近香農(nóng)限的傳輸技術(shù)和高效率的通信協(xié)議。本文從傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中物理層、涉及到物理層和鏈路層的跨層、鏈路層以及網(wǎng)絡(luò)層的若干關(guān)鍵技術(shù)展開了研究，得到了一些能夠進(jìn)一步逼近香農(nóng)限的檢測(cè)解碼算法和

2、差錯(cuò)控制技術(shù)，具體如下：
　　 第一、研究了部分響應(yīng)信道下信號(hào)的檢測(cè)問題，針對(duì)編碼調(diào)制系統(tǒng)提出了低復(fù)雜度的新型迭代去碼問干擾檢測(cè)算法。首先，把判決反饋BCJR檢測(cè)算法(BCJR—DFD)用于連續(xù)相位調(diào)制(CPM)信號(hào)的檢測(cè)，得到了忽略錯(cuò)誤傳播時(shí)的性能；其次，針對(duì)部分響應(yīng)信道下的編碼調(diào)制信號(hào)提出了基于BCJR—DFD的新型迭代檢測(cè)解碼算法，并通過仿真評(píng)估了相關(guān)性能和采用外部信息傳遞圖(EXIT Chart)對(duì)迭代算法做了數(shù)值分析得

3、到了算法收斂所需的信噪比門限。最后，把新選代算法用于LDPC—CPM編碼調(diào)制系統(tǒng)以及卷積碼+RS碼的級(jí)聯(lián)編碼系統(tǒng)中，并對(duì)其做了性能仿真。用A和B分別表示檢測(cè)器和解碼器的復(fù)雜度，經(jīng)過Niter次迭代后，傳統(tǒng)迭代算法的總運(yùn)算量為Niter(A+B)，而新迭代算法僅為A+NiterB，因此新算法大大降低了復(fù)雜度。同時(shí)仿真結(jié)果還表明新算法可較好地逼近理想情況下的性能。
　　 第二、研究了基于非規(guī)則LDPC的跨層編解碼方案，利用非規(guī)則LD

4、PC碼的不均等錯(cuò)誤保護(hù)(UEP)特性設(shè)計(jì)了跨層迭代譯碼方案和提出了嵌入式LDPC編解碼方案?？鐚拥g碼方案中鏈路層利用CRC碼檢測(cè)出已正確解碼的幀并修改其先驗(yàn)信息，用于下一輪迭代時(shí)幫助物理層LDPC碼中其他比特的糾錯(cuò)，而擁有更低誤幀率的精華幀具有更高的概率能夠被用于下一輪迭代時(shí)幫助其他比特的糾錯(cuò)。該方案在不增加額外冗余的前提下有效地縮小了非規(guī)則LDPC碼與香農(nóng)限的距離。基于類似的原理，嵌入式LDPC方案的鏈路層對(duì)物理層非規(guī)則LDPC碼

5、(外碼)的精華比特嵌入一極高碼率的LDPC碼(內(nèi)碼)做進(jìn)一步的保護(hù)，使精華比特具有更高的概率能夠被用于下一輪迭代時(shí)幫助外碼中其他比特的糾錯(cuò)。該方案在加入極少量額外冗余的情況下有效地縮小糾錯(cuò)系統(tǒng)與香農(nóng)限的距離。本文還對(duì)兩種方案的性能增益做了理論證明并對(duì)迭代譯碼算法做了數(shù)值分析得到了各自收斂所需的信噪比門限。
　　 第三、研究了跳頻數(shù)傳系統(tǒng)的抗干擾差錯(cuò)控制問題，提出了一種基于半碼率可逆線性分組碼的第二類HARQ方案，用于少量數(shù)據(jù)的突

6、發(fā)可靠傳輸。首先，采用訓(xùn)練序列做人為干擾檢測(cè)以拋棄干擾幀對(duì)系統(tǒng)的影響；其次，將半碼率BCH碼的可逆性拓展到一般的線性分組碼中，降低了接收端的譯碼運(yùn)算量；再次，利用CRC碼的冗余比特設(shè)計(jì)了雙比特糾錯(cuò)多比特檢錯(cuò)的CRC譯碼器，改善了系統(tǒng)在高信噪比下的吞吐量；最后，采用等增益包合并技術(shù)以利用過去的重傳來降低再次重傳的概率，提高了低信噪比下的吞吐量。論文對(duì)方案的性能做了理論分析得到了吞吐量的通用表達(dá)式和中高信噪比下的近似表達(dá)，同時(shí)還對(duì)關(guān)鍵技術(shù)給

7、系統(tǒng)帶來的性能增益做了理論分析。通過仿真評(píng)估了基于BCH和LDPC的兩種實(shí)例方案在不同信道下的性能，結(jié)果表明新方案在該特殊的應(yīng)用下具有很高的效率。
　　 第四、研究了包交換網(wǎng)絡(luò)中的丟包恢復(fù)問題，提出了碼率兼容的代數(shù)(RCA)糾刪碼并將其用于小文件廣播中實(shí)現(xiàn)丟包恢復(fù)。RCA碼能通過遞歸的方法實(shí)現(xiàn)增量的構(gòu)造，從而在接收端顯示了高度的碼率兼容性，這使得基于RCA碼的丟包恢復(fù)方案對(duì)時(shí)變鏈路具有自適應(yīng)性。描述了RCA碼的定義、編解碼算法之