極化碼的改進(jìn)置信傳播譯碼算法研究.pdf

1、極化碼是當(dāng)今已知的唯一能從理論上證明其可以達(dá)到二元輸入離散無(wú)記憶信道（Binary-input Discrete Memoryless Channel,BDMC）容量的信道編碼。極化碼優(yōu)越的漸進(jìn)性能和結(jié)構(gòu)化的構(gòu)造方式使其具有重要的研究?jī)r(jià)值，在未來(lái)的數(shù)字通信系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　極化碼的置信傳播（Belief Propagation,BP）譯碼算法是一種并行處理方式，有較高的吞吐量，但是現(xiàn)有的BP譯碼算法中仍有不足之處。由

2、于凍結(jié)節(jié)點(diǎn)的存在，使得在BP譯碼過(guò)程中一些信息沒(méi)有被充分利用。另外在BP譯碼算法中最大迭代次數(shù)預(yù)設(shè)為60次，較多的迭代次數(shù)導(dǎo)致譯碼速度較慢，延遲較長(zhǎng)。因此，本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題對(duì)極化碼BP譯碼算法展開研究，提出了簡(jiǎn)化BP譯碼算法和基于提前終止迭代的快速BP譯碼算法。
　　一方面，本文針對(duì)極化碼譯碼圖的結(jié)構(gòu)提出了簡(jiǎn)化BP譯碼算法。首先分析了極化碼譯碼圖特點(diǎn)，根據(jù)是否存在凍結(jié)節(jié)點(diǎn)將譯碼處理單元分成四種不同類型。然后對(duì)含有凍結(jié)節(jié)點(diǎn)的三種處

3、理單元給出簡(jiǎn)化迭代公式。簡(jiǎn)化迭代公式中無(wú)需對(duì)數(shù)、指數(shù)和乘除運(yùn)算，只涉及到加法操作。簡(jiǎn)化BP譯碼算法與標(biāo)準(zhǔn)BP譯碼算法相比，能使對(duì)數(shù)、指數(shù)和乘除運(yùn)算量下降28.7％~31.4％。而且實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果顯示，使用簡(jiǎn)化譯碼算法并沒(méi)有損失誤碼性能。
　　另一方面，針對(duì)極化碼BP譯碼算法中較多迭代次數(shù)的問(wèn)題，本文提出了基于提前終止迭代的快速BP譯碼算法。首先通過(guò)大量仿真研究了BP譯碼過(guò)程中存在的五種不同類型數(shù)據(jù)幀，其中快速收斂的正確幀只需要較少的

4、迭代次數(shù)就能正確譯出信息比特，同時(shí)可靠度也達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值不再變化，且隨著信噪比的增大，快速收斂正確幀的比例也越來(lái)越大。隨后給出根據(jù)信息可靠度的穩(wěn)定性決定譯碼終止迭代這一方法，由此提出了基于提前終止迭代的快速BP譯碼算法，并詳細(xì)列出了快速譯碼算法的具體實(shí)施步驟。與極化碼標(biāo)準(zhǔn)BP譯碼算法相比，使用提前終止迭代的快速BP譯碼算法能大大降低譯碼迭代次數(shù)，在高信噪比時(shí)效果尤為明顯，信噪比為3dB時(shí)快速譯碼算法使迭代次數(shù)下降了83.33％。仿真結(jié)果