线性分组码的最大似然译码研究

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信道编码是现代通信中,为实现信息的可靠性传输而不可或缺的技术之一。线性分组码是信道编码中最为常见、研究最多的码字类型。包括汉明码、RM码、Reed-Solomon(RS)码、LDPC码等。其中LDPC码是当前研究的热点之一。研究表明,特别设计的LDPC码是当前最接近shannon限的编码。线性分组码有两类译码算法,分别是代数译码和基于可靠度的最大似然译码两类。其中代数译码是根据码字的特殊代数结构,基于一定的代数方法来发现错误并纠正错误。基于可靠性的译码,也称作软译码,是利用信道的接收软信息,作为接收符号的可靠度,参与译码,从而使得译码性能要优于代数译码。本文主要致力于线性分组码的软判决译码算法的研究。首先系统的介绍了线性分组码的基本原理、线性分组码的分类、一类特殊的线性分组码--LDPC码,然后系统地介绍了一些软判决译码算法,如GMD算法、Chase、WED、KNIH、RLSD、OSD算法、BMA算法、PFS算法等。在此基础上,为了提高线性分组码的纠错性能,本文提出了几种改进算法。一种是基于Chase和OSD的并行级联译码算法。分阶统计译码算法(OSD)和Chase算法等都是一类最大似然译码算法(MLD)。OSD算法对接收序列的κ个可信度最高的符号(MRIPs)作为消息位进行重新编码处理,产生候选码字。如果过多的错误出现在MRIPs中,则算法不能成功;而Chase算法是对接收序列的LRPs进行比特翻转和代数译码。如果过多的错误出现在LRPs部分,则Chase译码不会成功。同时由于OSD算法和Chase算法复杂度较高,不宜直接应用于LDPC的译码,为此我们充分利用OSD算法和Chase算法这种互补特性,并使用BP算法作为算法的前级,设计了一种并联级联译码算法。该算法充分利用了接收比特的可信度信息。仿真结果表明,提出的Chase-OSD算法是有效的,可以在计算复杂度和译码性能之间进行较好的折衷。同时我们使用这种并行互补算法对RM码进行了仿真。本文还提出了一种BP算法和WED算法的级联算法。这种级联算法也能充分利用接收符号的可靠度,相比BP算法提高了译码性能。由于WED(Weighted Erasure Decoding)算法也是一种软迭代译码算法,但是其运算规则,硬件实现较为简单,因此本文给出的BP-WED级联译码算法要比BP-OSD、BP-BMA等级联算法容易硬件实现。
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