论文部分内容阅读
随着现代通信技术的发展,人们对数据通信的服务质量要求越来越高,如何在高速传输的过程中保持通信系统的可靠性,减少系统传输时信息的错误概率一直是研究的热点,而信道编码技术便是实现这一目标的有效途径。近年来,人们致力于构造高效实用的信道编码方案,但是至今没有一种设计能够达到香农当年提出的信道容量Shannon限,直到极化码理论的提出。极化码从理论上证明可以达到Shannon限,并且编译码复杂度都是线性的,正因为这些原因,极化码在信道编码领域开辟了新的道路。本文分析了极化码的编译码算法,重点研究了在中继编码协作系统中极化码的实现方式,并与Turbo码与LDPC码的编码协作系统作了性能仿真比较,主要的研究内容和创新点如下:(1)针对Turbo编码协作系统,研究了Turbo码的编码器结构与迭代译码原理,在此基础上给出了基于Turbo码的分布式编码协作方式,分析了目的节点处信息的整合方式以及对应的联合迭代译码算法,通过仿真说明其性能优越性。(2)针对LDPC编码协作系统,提出了基于生成矩阵LDPC码(Generator-matrix-based LDPC,G-LDPC)的协作方式,推导出在目的节点基于整个协作系统的校验矩阵,给出与之对应的双层Tanner图,基于双层Tanner图进一步提出了联合迭代译码算法,并给出了性能仿真图。(3)给出了信道极化现象的产生原因,并研究了极化码的编码方式,分析了极化码译码时发生错误的概率并且推导了极化码的SC、BP、SCL和CA-SCL译码方法的算法过程,并在BSC、BEC和AWGN信道下做了性能仿真,探讨了不同因素对译码性能的影响。(4)针对极化码,在总结已有的子信道选择方法的基础上提出一种基于AWGN信道的判决转化方法,通过判决思想将AWGN信道转化为BSC信道,将BSC信道的子信道选取方法应用于AWGN信道,通过性能仿真说明该方法相比传统方法具有0.2dB左右增益。(5)重点研究了极化码的Plotkin结构,给出具体的构造过程,并提出一种基于Plotkin结构的极化码中继编码协作系统,通过仿真图说明,与非协作模式和Nested结构系统相比,该系统具有更好的性能。最后,与Turbo码、LDPC码编码协作系统比较,分析了三种系统的性能特点,并发现在高信噪比条件下,本文提出的极化码中继编码协作系统可以带来更好的性能增益。