發(fā)布時(shí)間：2017-08-06 14:19

  本文關(guān)鍵詞：高效信道編碼及其編碼協(xié)作系統(tǒng)的構(gòu)造和性能研究

  更多相關(guān)文章： 極化碼 Turbo碼 LDPC碼 雙層Tanner圖 編碼協(xié)作 Plotkin結(jié)構(gòu)

【摘要】：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)數(shù)據(jù)通信的服務(wù)質(zhì)量要求越來越高,如何在高速傳輸?shù)倪^程中保持通信系統(tǒng)的可靠性,減少系統(tǒng)傳輸時(shí)信息的錯(cuò)誤概率一直是研究的熱點(diǎn),而信道編碼技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效途徑。近年來,人們致力于構(gòu)造高效實(shí)用的信道編碼方案,但是至今沒有一種設(shè)計(jì)能夠達(dá)到香農(nóng)當(dāng)年提出的信道容量Shannon限,直到極化碼理論的提出。極化碼從理論上證明可以達(dá)到Shannon限,并且編譯碼復(fù)雜度都是線性的,正因?yàn)檫@些原因,極化碼在信道編碼領(lǐng)域開辟了新的道路。本文分析了極化碼的編譯碼算法,重點(diǎn)研究了在中繼編碼協(xié)作系統(tǒng)中極化碼的實(shí)現(xiàn)方式,并與Turbo碼與LDPC碼的編碼協(xié)作系統(tǒng)作了性能仿真比較,主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對(duì)Turbo編碼協(xié)作系統(tǒng),研究了Turbo碼的編碼器結(jié)構(gòu)與迭代譯碼原理,在此基礎(chǔ)上給出了基于Turbo碼的分布式編碼協(xié)作方式,分析了目的節(jié)點(diǎn)處信息的整合方式以及對(duì)應(yīng)的聯(lián)合迭代譯碼算法,通過仿真說明其性能優(yōu)越性。(2)針對(duì)LDPC編碼協(xié)作系統(tǒng),提出了基于生成矩陣LDPC碼(Generator-matrix-based LDPC,G-LDPC)的協(xié)作方式,推導(dǎo)出在目的節(jié)點(diǎn)基于整個(gè)協(xié)作系統(tǒng)的校驗(yàn)矩陣,給出與之對(duì)應(yīng)的雙層Tanner圖,基于雙層Tanner圖進(jìn)一步提出了聯(lián)合迭代譯碼算法,并給出了性能仿真圖。(3)給出了信道極化現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,并研究了極化碼的編碼方式,分析了極化碼譯碼時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的概率并且推導(dǎo)了極化碼的SC、BP、SCL和CA-SCL譯碼方法的算法過程,并在BSC、BEC和AWGN信道下做了性能仿真,探討了不同因素對(duì)譯碼性能的影響。(4)針對(duì)極化碼,在總結(jié)已有的子信道選擇方法的基礎(chǔ)上提出一種基于AWGN信道的判決轉(zhuǎn)化方法,通過判決思想將AWGN信道轉(zhuǎn)化為BSC信道,將BSC信道的子信道選取方法應(yīng)用于AWGN信道,通過性能仿真說明該方法相比傳統(tǒng)方法具有0.2dB左右增益。(5)重點(diǎn)研究了極化碼的Plotkin結(jié)構(gòu),給出具體的構(gòu)造過程,并提出一種基于Plotkin結(jié)構(gòu)的極化碼中繼編碼協(xié)作系統(tǒng),通過仿真圖說明,與非協(xié)作模式和Nested結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)具有更好的性能。最后,與Turbo碼、LDPC碼編碼協(xié)作系統(tǒng)比較,分析了三種系統(tǒng)的性能特點(diǎn),并發(fā)現(xiàn)在高信噪比條件下,本文提出的極化碼中繼編碼協(xié)作系統(tǒng)可以帶來更好的性能增益。
【關(guān)鍵詞】：極化碼 Turbo碼 LDPC碼 雙層Tanner圖 編碼協(xié)作 Plotkin結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2 可迭代譯碼的信道編碼技術(shù)簡(jiǎn)介16-19
• 1.2.1 Turbo碼17
• 1.2.2 LDPC碼17
• 1.2.3 極化碼17-18
• 1.2.4 三種信道編碼技術(shù)比較分析18-19
• 1.3 協(xié)作通信技術(shù)簡(jiǎn)介19-22
• 1.3.1 協(xié)作工作方式20-21
• 1.3.2 協(xié)作通信協(xié)議21-22
• 1.4 論文主要內(nèi)容安排22-24
• 第二章 Turbo編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能研究24-38
• 2.1 常見的信道模型24-25
• 2.1.1 BSC信道24
• 2.1.2 BEC信道24-25
• 2.1.3 AWGN信道25
• 2.2 Turbo碼的編碼技術(shù)25-28
• 2.2.1 Turbo碼編碼器結(jié)構(gòu)25-28
• 2.3 Turbo碼的譯碼方法28-34
• 2.3.1 Turbo迭代譯碼結(jié)構(gòu)28-29
• 2.3.2 Turbo碼迭代譯碼原理29-33
• 2.3.3 迭代譯碼中的外信息計(jì)算33-34
• 2.4 Turbo碼在編碼協(xié)作系統(tǒng)中分析34-35
• 2.4.1 分布式Turbo編碼協(xié)作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34
• 2.4.2 分布式Turbo編碼協(xié)作系統(tǒng)中的聯(lián)合迭代譯碼算法34-35
• 2.5 分布式Turbo編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能仿真35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 第三章 LDPC編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能研究38-53
• 3.1 LDPC碼基本原理38-42
• 3.1.1 LDPC碼的Tanner圖表示方法38-39
• 3.1.2 LDPC碼編碼原理39-40
• 3.1.3 LDPC碼的譯碼方法40-42
• 3.2 不同的LDPC碼結(jié)構(gòu)42-45
• 3.2.1 G-LDPC碼基本原理43
• 3.2.2 QC-LDPC碼基本原理43-45
• 3.3 分布式LDPC碼編碼協(xié)作通信系統(tǒng)45-50
• 3.3.1 分布式LDPC碼編碼協(xié)作系統(tǒng)基本模型45
• 3.3.2 分布式G-LDPC編碼協(xié)作通信系統(tǒng)45-46
• 3.3.3 G-LDPC編碼協(xié)作系統(tǒng)的雙層Tanner圖結(jié)構(gòu)46-48
• 3.3.4 基于雙層Tanner圖的聯(lián)合迭代譯碼算法48-50
• 3.4 分布式LDPC編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能仿真50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 極化碼的基本原理53-66
• 4.1 信道特性的基本度量53-54
• 4.1.1 I(W)信道容量53
• 4.1.2 Z(W)巴氏參數(shù)53-54
• 4.1.3 R(W)信道截止速率54
• 4.2 極化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)54-56
• 4.3 信道組合與信道分解56-61
• 4.3.1 信道組合56-59
• 4.3.2 信道分解59-61
• 4.4 信道極化的基本表象61-63
• 4.5 信道極化的基本性質(zhì)63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 極化碼編譯碼技術(shù)66-93
• 5.1 極化碼編碼技術(shù)66-69
• 5.1.1 生成矩陣的構(gòu)造66-68
• 5.1.2 極化碼編碼方法68-69
• 5.2 極化碼譯碼技術(shù)69-78
• 5.2.1 SC譯碼算法69-72
• 5.2.2 BP譯碼算法72-74
• 5.2.3 SCL譯碼算法74-77
• 5.2.4 CA-SCL譯碼算法77-78
• 5.3 極化碼的譯碼錯(cuò)誤概率78-80
• 5.4 信道選取方法80-82
• 5.4.1 Z(W)方法80
• 5.4.2 預(yù)傳輸方法80-81
• 5.4.3 AWGN信道判決轉(zhuǎn)化方法81-82
• 5.4.4 其他方法82
• 5.5 極化碼的性能仿真分析82-91
• 5.5.1 仿真環(huán)境說明83
• 5.5.2 BSC信道下性能分析83-84
• 5.5.3 BEC信道下性能分析84-85
• 5.5.4 AWGN信道下性能分析85-90
• 5.5.5 性能仿真時(shí)可能產(chǎn)生的問題90-91
• 5.6 本章小結(jié)91-93
• 第六章 極化編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能研究93-102
• 6.1 基于Plotkin結(jié)構(gòu)的極化碼點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸系統(tǒng)93-96
• 6.1.1 極化碼的Plotkin結(jié)構(gòu)93
• 6.1.2 Plotkin結(jié)構(gòu)極化碼的構(gòu)造方法93-95
• 6.1.3 基于Plotkin結(jié)構(gòu)的極化碼編譯碼過程95-96
• 6.1.4 基于Plotkin結(jié)構(gòu)極化碼點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸系統(tǒng)仿真結(jié)果96
• 6.2 基于Plotkin結(jié)構(gòu)的極化碼編碼協(xié)作系統(tǒng)96-97
• 6.2.1 Plotkin結(jié)構(gòu)編碼協(xié)作系統(tǒng)框圖96-97
• 6.2.2 基于Plotkin結(jié)構(gòu)的聯(lián)合譯碼算法97
• 6.3 Nested協(xié)作通信系統(tǒng)97-99
• 6.3.1 Nested結(jié)構(gòu)傳輸碼字結(jié)構(gòu)97-98
• 6.3.2 Nested協(xié)作系統(tǒng)傳輸過程98-99
• 6.4 極化編碼協(xié)作系統(tǒng)的性能仿真99-100
• 6.5 本章小結(jié)100-102
• 第七章 總結(jié)與展望102-107
• 7.1 Turbo、LDPC和極化編碼協(xié)作系統(tǒng)性能的比較102-105
• 7.2 本文工作總結(jié)105-106
• 7.3 后續(xù)工作展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-111
• 致謝111-112
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文112-113
• 附錄113-116
• 附錄A113
• 附錄B113-114
• 附錄C114-116

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張順外;LDPC編碼協(xié)作系統(tǒng)性能與碼的設(shè)計(jì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 徐盼;協(xié)作通信中的全/半雙工中繼混合技術(shù)[D];蘇州大學(xué);2014年

2 孫葉;基于SC算法的Polar碼譯碼性能研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

3 楊秀云;非理想?yún)f(xié)作通信系統(tǒng)及其聯(lián)合迭代譯碼性能的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：630185