结合最小均方误差的改进球形译码检测算法

在多输入多输出(MIMO)系统的信号检测算法中,球形译码算法的检测性能最接近最大似然算法,但传统球形译码算法运算复杂度较高。为降低球形译码算法复杂度,提出一种新型的球形译码检测算法。新算法由改进的快速球形译码算法与最小均方误差算法相结合而成。改进的快速球形译码算法通过在球形半径收缩时乘上一个常量参数来提高半径收缩速度,减少算法搜索的信号点数,从而达到降低复杂度的目的。最小均方误差算法则能够通过减小噪声对接收信号的干扰来降低因搜索噪声点而产生的复杂度。将最小均方误差算法的信道矩阵应用在改进的快速球形译码算法中,将两种算法有效地结合,能够进一步降低算法复杂度。仿真结果表明,当信噪比(SNR)低于10 dB时,新算法相比于原始球形译码算法,检测性能平均提高了9%左右。     

基于裁减自动球形算法的多符号差分空时译码

将裁减自动球形译码算法(PASD)应用于多符号差分酉空时译码。多符号差分酉空时译码可以克服快衰落信道中常规差分空时译码的误码平层问题,但其计算复杂度和多符号窗口的长度成指数增长关系。自动球形算法是最大似然性能球形译码算法中乘加次数最少的方案,裁减自动球形算法在性能恶化很小的前提下进一步减少了该方案的计算复杂度。将裁减自动球形算法应用于多符号差分酉空时译码,可以显著的减少计算量。通过仿真表明,方案在显著减少计算量的情况下,性能的恶化很小,达到了性能和复杂度的较好折衷。     

一种改进的LLR BP译码算法研究

运用LLR BP经典算法对低密度奇偶校验(LDPC)码译码时,由于译码时迭代次数过多和每次循环时校验节点的计算复杂度过高,导致译码复杂度非常高.提出了一种改进型LLR BP译码算法,采用泰勒级数将LLR BP算法中复杂度高的雅克比修正项进行分段线性近似.仿真表明:该算法在译码性能损失不大的情况下可大幅降低LDPC码的译码复杂度.     

基于偏移量近似的改进型IRA译码算法研究

IRA码的译码通常是利用BP译码算法来实现的,但是BP译码算法的硬件电路复杂.为了让译码算法在复杂度和译码性能之间取得较好的折衷,提出一种改进型IRA译码算法,该算法采用偏移量近似的方法来逼近于BP译码算法,能够简化BP译码算法的复杂度.仿真结果表明,与BP译码算法相比,改进型IRA译码算法能够在降低算法复杂度的同时保持良好的译码性能,与最小和译码算法相比,改进型IRA译码算法的复杂度几乎不变,但译码性能得到了明显的提高.     

MIMO-OFDM系统中改进的球形译码检测算法

研究增强信道性能,提高增益效果问题,在MIMO-OFDM检测算法中,球形检测算法可以在保证接近ML检测性能的前提下有效的降低检测复杂度,但是当球形搜索半径过大时,球形译码的复杂度仍然很高。针对上述难点问题,提出了一种新的选择半径的方法,只要设置合适的参数,对半径可以随信道参数和调制阶数的大小自适应改变,从而有效地避免了符号矢量的重复检测。经过仿真试验,结果表明,与传统检测算法相比,提出的算法在损失较小系统性能的前提下,很好地降低接收译码检测过程的复杂度,并有效地提高系统分集增益。     

酉空时调制系统中基于球形译码的多符号差分检测算法

为酉空时调制系统设计的多符号差分球形译码能以较低复杂度获得最大似然检测性能.但该算法基于准静态信道假设,当将它用于快衰落信道时会出现严重的误码平层现象.文中基于连续衰落信道假设,将最大似然度量的一种递推形式嵌入自动球形译码中,构建了多符号差分自动球形译码算法,并以此为基础提出了降低计算复杂度的多符号差分近似自动球形译码与降低比较操作次数的多符号差分裁减自动球形译码.与现存的两种典型算法,即多符号判决反馈检测(MS-DFD)和非相干序列检测(NSD)相比,所提算法的性能明显优于MS-DFD,接近NSD的性能,但其平均复杂度远低于NSD,在大多数情况下明显低于MS-DFD的复杂度.     

一种新的QR-SIC-MSD联合 MIMO信号检测算法

针对MIMO信号检测中球形译码(Sphere decoding, SD)算法在低信噪比时接近最大似然(Maximum likelihood, ML)算法复杂度的缺点,提出了一种基于QR分解的串行干扰抵消(Successive interference cancellation, SIC)和修改的球形译码(Modified sphere decoding, MSD)联合MIMO信号检测算法,称之为QR-SIC-MSD算法.该算法在低信噪比时采用SIC算法,在高信噪比时,采用MSD算法,根据噪声方差仅选择一次初始搜索半径,若搜索失败则用SIC解代替.通过SIC算法与MSD算法的结合,大大地降低了球形译码算法的复杂性,同时保证了在中高信噪比时逼近ML算法性能,在低信噪比时接近 ML算法性能.文中同时给出了完整的算法流程图及计算机仿真结果.     

一种低复杂度的MIMO迭代检测算法*

为了降低MIMO系统联合检测算法的计算复杂度并保证系统性能,在球形译码算法的搜索中引入软信息构成改进的FP-MAP算法。该算法在计算信息符号的最大似然解时利用了其软先验信息,并在迭代过程中用以获得软外信息。分析与仿真结果表明,在同等的条件下,FP-MAP与LSD-MAP算法相比性能相当,但复杂度有所降低,且与广泛使用的SIC-MMSE算法相比具有明显的性能增益。     

改进的MIMO系统球译码检测算法

针对球译码检测算法的搜索半径影响着其算法复杂度的问题,提出一种改进算法.改进算法对球译码检测算法的搜索半径乘上一个常量压缩因子,且在每层搜索中削减噪声因子的影响.通过缩减搜索球半径、缩小搜索范围实现算法复杂度的降低.仿真结果显示:在信噪比低于10 dB时,改进算法比传统球译码检测算法计算复杂度平均降低18％左右,同时误码性能损失较小.     

球形译码算法在信号空间分集系统中的应用研究

针对信号空间分集系统中最大似然检测算法复杂度高的问题,选用球形译码算法作为信号空间分集系统接收机检测算法,可以使接收机在接近最大似然算法检测性能的同时,降低接收机检测复杂度。为进一步降低检测复杂度,通过采用最小均方误差算法减小噪声对接收信号的干扰,来降低因搜索噪声点而产生的复杂度,并利用衰减因子k加快搜索半径收缩来达到进一步降低球形译码算法检测复杂度的目的。仿真结果表明,在信号空间分集系统中引入球形译码算法可以降低接收机检测复杂度,并且改进后的球形译码算法检测时间在低信噪比情况下约为传统球形译码算法的12%—33%。因此,球形译码算法可以有效地降低信号空间分集系统接收机检测复杂度。     

Multiple symbol differential detection based on sphere decoding for unitary space-time modulation

Recently, a multiple symbol differential (MSD) sphere decoding (SD) algorithm for unitary space-time modulation over quasi-static channel has been proved to achieve the performance of maximum-likelihood (ML) detection with relatively low complexity. However, an error floor occurs if the algorithm is applied over rapid-fading channels. Based on the assumption of continuous fading, a multiple symbol differential automatic sphere decoding (MSDASD) algorithm is developed by incorporating a recursive form of an ML metric into automatic SD (ASD) algorithm. Furthermore, two algorithms, termed as MSD approximate ASD (MSDAASD) and MSD pruning ASD (MSDPASD), are proposed to reduce computational complexity and the number of comparisons, respectively. Compared with the existing typical algorithms, i.e., multiple symbol differential feedback detection (MS-DFD) and noncoherent sequence detection (NSD), the performance of the proposed algorithms is much superior to that of MS-DFD and a little inferior to that of NSD, while the complexity is lower than that of MS-DFD in most cases and significantly lower than that of NSD. Supported by the National Basic Research Program of China (973 Program) (Grant No. 2009CB320403), and the National Defense Pre-research Project of the 11th Five-Year-Plan of China (Grant No. 1060741001020102)     

一种基于循环神经网络的极化码BP译码算法

置信传播（BP）算法作为极化码最常用的软判决输出译码算法之一,具有并行传输、高吞吐量等优点,但其存在收敛较慢、运算复杂度高等缺陷。提出一种基于循环神经网络的偏移最小和近似置信传播译码算法。通过偏移最小和近似算法替代乘法运算,修改迭代过程中的消息更新策略,并运用改进的循环神经网络架构实现参数共享。仿真结果表明,相比传统BP译码算法,该译码算法在提升误码率（BER）性能的前提下,减少约75%的加法运算且收敛速度大幅提升,相比基于深度神经网络的BP译码算法,该算法在确保BER性能无显著下降的前提下,使用加法运算替代乘法运算,节省了约80%的存储空间开销。     

多符号差分球形译码在无线传感器网络分布式检测中的应用研究

在无线传感器网络分布式检测中,信道条件复杂,难于估计.比较相关检测,差分检测的优势是不需要信道估计,但总是付出一定的性能损失.为了缩短这一差距,本文提出多符号差分检测,并结合低复杂度球形译码算法,对多符号差分球形检测的迭代搜索过程进行了详细分析.算法检测性能和复杂度的分析表明,该检测算法不仅能有效降低计算复杂度,而且能保证较好的检测性能.结果证明该算法可作为一种有效检测算法应用于无线传感器网络分布式检测中.     

MIMO-GFDM系统中低复杂度动态禁忌搜索检测算法的改进

针对多输入多输出的广义频分复用（MIMO-GFDM）系统的等效信道矩阵维度极大，传统的MIMO检测算法复杂度高且性能不佳的问题，将大规模MIMO系统中的动态禁忌搜索（RTS）检测算法运用到MIMO-GFDM系统中，并解决了RTS算法初始值的求解复杂度高的问题。首先利用最小均方误差（MMSE）检测算法所用到矩阵的正定对称性将矩阵Cholesky分解，并结合Sherman-Morrison公式迭代计算初始值，降低了初始值求逆的高复杂度；然后以改进的MMSE检测结果作为RTS算法的初始值，从初始值逐步全局搜索最优解；最后通过仿真，对不同算法的迭代次数和误码率（BER）性能进行了研究。理论分析与仿真结果表明：在MIMO-GFDM中，所提改进RTS信号检测算法误码率远低于传统信号检测算法。在4QAM时，RTS算法大约有低于MMSE检测6 dB的信噪比性能增益（误码率在10^-3时）；在16QAM时，RTS算法大约有低于MMSE检测4 dB的信噪比性能增益（误码率在10^-2时）。与传统RTS算法性相比，所提改进算法在不影响误码率性能的同时降低了算法复杂度。     

Hybrid weighted bit flipping low density parity check decoding

Low density parity check codes (LDPC) exhibit near capacity performance in terms of error correction. Large hardware costs, limited flexibility in terms of code length/code rate and considerable power consumption limit the use of belief-propagation algorithm based LDPC decoders in area and energy sensitive mobile environment. Serial bit flipping algorithms offer a trade-off between resource utilization and error correction performance at the expense of increased number of decoding iterations required for convergence. Parallel weighted bit flipping decoding and its variants aim at reducing the decoding iteration and time by flipping the potential erroneous bits in parallel. However, in most of the existing parallel decoding methods, the flipping threshold requires complex computations.In this paper, Hybrid Weighted Bit Flipping (HWBF) decoding is proposed to allow multiple bit flipping in each decoding iteration. To compute the number of bits that can be flipped in parallel, a criterion for determining the relationship between the erroneous bits in received code word is proposed. Using the proposed relation the proposed scheme can detect and correct a maximum of 3 erreneous hard decision bits in an iteration. The simulation results show that as compared to existing serial bit flipping decoding methods, the number of iterations required for convergence is reduced by 45% and the decoding time is reduced by 40%, by the use of proposed HWBF decoding. As compared to existing parallel bit flipping decoding methods, the proposed HWBF decoding can achieve similar bit error rate (BER) with same number of iterations and lesser computational complexity. Due to reduced number of decoding iterations, less computational complexity and reduced decoding time, the proposed HWBF decoding can be useful in energy sensitive mobile platforms.     

IRA码预检测折线修正译码算法设计

不规则重复累积码(IRA)的译码通常采用置信传播(BP)译码算法,然而BP译码算法需进行双曲正切函数计算,复杂度高,不利于硬件实现。为此,提出一种基于分段函数修正和预检测机制结合的译码算法,通过对折线近似译码算法进行非均匀误差补偿,使其性能接近BP算法;同时引入预检测机制对校验节点信息传递进行预检测,判断出对后续迭代影响微小的对数似然信息,并将其移出迭代循环,从而减少计算量。仿真结果表明,该算法通过分段函数修正近似双曲正切函数、引入预检测机制能大大降低运算复杂度,并且具有接近BP算法的译码性能。     

基于逐分量软干扰删除的迭代线性检测算法

提出了一种新型基于调制符号的分量进行干扰删除和线性最小均方误差滤波的软输入软输出检测算法,并采用软输入软输出的多入多出MIMO检测器和信道编码串行级联的迭代检测译码IDD结构。该算法充分利用正交调制符号同相分量和正交分量的独立衰落特性,达到检测中更加准确的软干扰删除。外信息转移EXIT图表明该算法比传统的逐符号软删除算法具有更低的临界信噪比。数值仿真也验证了提出的基于调制符号的分量删除的线性检测算法比采用调制符号级的删除具有更优的误码性能,并且仍然具有低复杂度的特性。     

基于MIMO OFDM系统的一种低复杂度球型译码检测算法*

在已知的多输入多输出(MIMO)及正交频分复用(OFDM)系统的信号检测算法中,球型译码检测算法的译码性能十分接近于性能最优的最大似然检测算法,并且其译码复杂度有很大的降低,但其会受到译码半径的影响。普通的球型译码检测算法,信道噪声对算法的译码半径影响较大,为了降低信道噪声对译码半径的影响度,提出了一种新型的球型译码检测算法,该算法在译码初始半径分别根据两种不同的情况作出选择。仿真结果显示,其选择的译码半径受噪声的影响极小,达到了降低译码复杂度的目的。总体而言,新型的球型译码检测算法极大地降低了译码复杂度