【摘要】：Polar碼是2009年由E. Arikan首次提出的一種新型信道編碼方案。該編碼方案以信道極化現(xiàn)象為依據(jù)設(shè)計(jì)碼字,是目前已被證明的可達(dá)到香農(nóng)信道容量的編碼方案。同時(shí),Polar碼不僅具有編譯碼算法復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn),更重要的是Polar碼具有在長(zhǎng)碼字傳輸時(shí)的低誤碼率性能,這使得Polar碼尤其適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸量要求較高的通信系統(tǒng)中,如未來(lái)的5G移動(dòng)通信系統(tǒng)。由于Polar碼是在碼長(zhǎng)趨于無(wú)窮大時(shí),可達(dá)到香農(nóng)極限。然而,實(shí)際通信系統(tǒng)中,Polar碼的碼長(zhǎng)是有限的。因此,有限長(zhǎng)度Polar碼對(duì)香農(nóng)信道容量的可達(dá)程度,譯碼算法的有效性,基于信道極化現(xiàn)象的信息比特傳輸信道選擇,以及在實(shí)際通信系統(tǒng)中與其他模塊的聯(lián)合設(shè)計(jì)等問(wèn)題,都需要進(jìn)一步的研究。本文對(duì)Polar碼的構(gòu)造和譯碼技術(shù)及其在無(wú)線傳輸中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,內(nèi)容包括Polar編碼信息比特信道選取方法,譯碼算法的改進(jìn)和量化方法,Polar碼與比特交織編碼調(diào)制技術(shù)的聯(lián)合設(shè)計(jì),Polar碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)以及干擾融合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息可達(dá)速率推導(dǎo)。具體包括以下五個(gè)方面的研究工作：1、針對(duì)如何選取Polar碼的信息比特信道,提出了適用于多種信道模型的比特信道熵參數(shù)選擇法。該參數(shù)基于信道探測(cè)計(jì)算得到,所得比特信道熵值較準(zhǔn)確的衡量了信道的實(shí)時(shí)狀態(tài),不僅提高了實(shí)際通信系統(tǒng)中信道探測(cè)模塊的利用率,還有效提高了Polar碼的誤碼率性能。同時(shí),仿真還發(fā)現(xiàn)比特信道熵參數(shù)選擇法的魯棒性很強(qiáng),減輕了信道探測(cè)模塊的壓力,具有比巴氏參數(shù)選擇法更好的系統(tǒng)性能。此外,研究還發(fā)現(xiàn),通過(guò)簡(jiǎn)單的均勻量化,即可在實(shí)際通信系統(tǒng)中有效應(yīng)用Polar信道編碼方案。2、對(duì)Polar碼譯碼算法進(jìn)行了改進(jìn)。分析了SCL譯碼算法理論最小可達(dá)誤塊率,給出了CA-SCL算法對(duì)該理論最小可達(dá)誤塊率的接近程度。仿真結(jié)果表明,采用CRC校驗(yàn)碼改進(jìn)SCL算法譯碼判決準(zhǔn)則時(shí),16比特CRC校驗(yàn)碼輔助下的CA-SCL算法,可以實(shí)現(xiàn)SCL譯碼算法性能的最優(yōu)化。3、針對(duì)Polar碼與比特交織編碼調(diào)制技術(shù)的聯(lián)合設(shè)計(jì),提出了一種基于Polar碼的串行比特交織編碼調(diào)制方案。分析了該系統(tǒng)在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下,不同調(diào)制方式、交織方式及Polar譯碼算法下的系統(tǒng)性能。同基于LDPC碼的串行BICM系統(tǒng)相比,基于Polar碼的串行BICM系統(tǒng)具有更好的系統(tǒng)誤碼率性能。4、針對(duì)多用戶中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信系統(tǒng),提出了一種聯(lián)合Polar信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方法,比直接網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)計(jì)方案節(jié)省了中繼節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)備數(shù)量和信源節(jié)點(diǎn)間的信息交換時(shí)間。在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下仿真表明,相比采用LDPC碼和卷積碼的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)系統(tǒng),所提方案不僅獲得了更好的誤碼率性能,而且編譯碼算法復(fù)雜度更低、時(shí)延也更小。5、針對(duì)采用了HK機(jī)制的兩用戶干擾通信系統(tǒng)中的信息傳輸速率問(wèn)題,提出了一種基于星座圖距離不等式法計(jì)算弱干擾下信息傳輸速率上界的方法。分析了強(qiáng)弱兩種干擾條件下,HK機(jī)制不同共有比特和私有比特劃分比例及接收信息處理順序?qū)π畔鬏斔俾实挠绊憽７抡娼Y(jié)果表明,在弱干擾下所提方法可更合理的計(jì)算傳輸速率的上界。Polar碼具有理論上香農(nóng)極限的可達(dá)性,但在實(shí)際通信系統(tǒng)中使用Polar碼時(shí),其性能會(huì)受到一定的損失。論文對(duì)Polar碼與多種通信技術(shù)相結(jié)合所涉及的若干問(wèn)題的研究,可為Polar碼在未來(lái)的實(shí)際通信系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.22

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本文編號(hào)：2465090