现代编码的性能分析与简化译码算法

【摘要】： 编码理论一直是通信理论研究的重点问题之一,在第三代和第四代移动通信系统的设计和应用的推动下,Turbo码、LDPC码为代表的近限好码尤其受人们关注。这些编码的优势在于具有非常强的前向纠错能力,但译码复杂度相应的也会比较大,所以简化译码算法的研究对于降低系统功耗和译码时延是很有帮助的。 随着Turbo码和LDPC码等现代编码的广泛应用,对其进行性能分析显得尤为重要。但是由于此类编码结构和译码算法相对复杂,所以很难给出明确的理论分析。近代对此类编码性能的研究一般以仿真辅助加以理论推导的方式进行,但通常这些方法对于分析实际系统都或多或少存在一些局限性,这也影响他们的推广和应用。所以找到一种具有实用价值的普适方法是非常重要的。 本文的研究主要集中在现代无线通信系统中广泛使用的Turbo码、LDPC码的性能分析和译码算法。主要贡献如下： (一)提出了平方半径谱(SR-PDF)的概念,并将其应用于现代编码与现有无线通信系统中进行性能分析。平方半径谱的概念改变了为获得系统错误概率所使用的传统仿真方法。以一种更快更灵活的方法取而代之,在保证准确程度的同时大大减少了仿真量。同时利用这一概念所得到的理论公式也对信道编码的理论分析给予很大支持。另外,将该方法稍作拓展即可用来分析LDPC码与Turbo码所能达到的仙农极限。从而为现代编码的性能分析提供了另一种新途径。 (二)提出以Turbo码与LDPC码等强纠错码为内码,以SPC(单比特校验码)为外码,同时采用迭代译码与MRC(最大比合并)结合的简化译码算法的级联编译码方案。该方案在降低编译码复杂度的同时让系统性能有所提高。 (三)基于迭代译码算法中译码次数的随机性提出了利用译码器池来提升Turbo码与LDPC码译码器吞吐量的并行译码方案。并且吞吐量的提升并不以译码性能的损失为代价。