迭代检测算法在比特交织编码调制系统中的比较研究

迭代检测技术不仅局限于在传统的级联码系统中的应用,还可用于解决现代数字通信中的许多检测／译码问题。随着Turbo码的出现,人们对迭代译码算法进行深入研究,并提出一些简化译码算法。比特交织编码调制及迭代检测（bit—interleaved coded modulation with iterative decoding,BICMID）是一种高效数据传输系统。比特交织和迭代译码是BICM—ID系统具有卓越性能的关键因素,译码算法的选择不仅影响接收机的性能,也决定了系统的复杂度。文中研究迭代译码算法对BICM—ID系统性能的影响,分析各种译码算法的计算复杂度。仿真结果表明log-APP算法有好的性能同时复杂度也高,简化的译码算法能降低译码器的复杂度,但会带来一定的性能损失;随着信道条件的改善,算法简化带来的性能损失也随之减小。     

BICM在差分跳频系统中的应用

将比特交织编码调制(BICM)技术应用于差分跳频(DFH)通信系统,在加性白高斯噪声(AwGN)信道及频率非选择性瑞利慢衰落信道下,对采用无迭代译码及迭代译码的系统比特误码率(BER)上界进行了理论推导及数值仿真验证,并与传统的差分跳频系统的性能进行了比较.其数值仿真结果表明:采用BICM技术的差分跳频系统,可以在不增加跳频带宽及译码复杂度的情况下,利用最优卷积码增大了其G函数网格图的最小自由距离.同时对于可用频率数为16的无迭代译码BICM/DFH,当BER为10-1时,在瑞利信道下相对于CHESS系统而言,其性能改善可达6dB.若采用迭代译码,则当BER为10-1时,其性能相对于无迭代译码可进一步改善3,dB.     

LDPC编码调制系统中基于反馈LLR均值的迭代解调/译码算法

该文针对LDPC码编码的BICM系统,提出一种对LDPC码译码器输出外附信息的计算方法进行改进的迭代解调/译码算法。与传统的解调/译码算法不同在于,该算法对每次BP迭代中译码器输出的各编码比特的外附LLR分别求均值后,再将其作为先验信息反馈给软解调器开始下次的迭代解调/译码。采用该方法可有效地减轻LDPC码在BP迭代过程中某些比特LLR值的振荡现象,从而使得传递给软解调器的外附信息更准确。仿真结果表明,和传统的两种迭代解调/译码算法相比,该算法能进一步提高LDPC编码BICM迭代系统的译码性能,而复杂度并无明显增加。     

基于LDPC码的BICM系统性能分析

低密度校验码(LDPC)由于其编码增益高、译码速度快、性能接近香农限的优点,目前得到学术界的广泛关注.文中简单介绍了LDPC码及其译码算法,在此基础上结合比特交织编码调制(BICM)系统,并在算法上作出了相应改进.仿真结果表明,在高斯信道、充分交织瑞利信道、相关瑞利衰落信道下,此算法正确有效.     

瑞利信道下基于Turbo-BICM-ID的DFT-S-OFDM性能研究

为了提升DFT-S-OFDM系统在瑞利信道下的传输性能,采用位交织编码调制迭代译码方案(BICM-ID)、旋转映射(R-QAM)和Turbo码等技术,设计了基于Turbo-BICM-ID的DFT-S-OFDM系统。给出了系统原理框图,对编码调制系统的解调译码迭代算法进行了推导,对系统进行了Matlab仿真验证。仿真结果表明,与传统的卷积码设计方案相比,该设计方案在误码率为10-5时,可以获得5.7 d B的增益改善,同时可以获得更低的错误平层,有效地改善了DFT-S-OFDM系统在瑞利信道下的性能。     

改进交织的单层极化码高阶编码调制系统

极化码作为一种新型编码方式,被采纳为5G通信中的短码方案。本文将极化码应用到比特交织编码调制（Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM）系统,优化交织器的设计,提出了一种新型交织算法。相比于现有的交织算法,新型交织算法的提出是基于比特信道可靠性衡量参数,将高可靠性的比特信道与低可靠性的比特信道交错设计,按照高可靠性信道对低可靠性信道辅助译码的方式,提高极化码的纠错性能。由于新型交织算法只存在于比特信道可靠度参数的简单排序,在复杂度上没有明显增加。仿真结果表明:新型交织算法具有优异的性能,当误码率为10-5,码长为256时,采用新型交织算法的极化码BICM系统与LDPC码的BICM系统相比大约有1.51 dB的增益。      

Turbo编码GMSK信号准相干解调时的迭代信道估计和译码研究

针对准相干解调Turbo编码GMSK信号,提出了一种简便的迭代信道估计算法。该方法基于Turbo码的迭代译码原理,将信道估计和译码联合考虑,利用译码器输出反馈进行迭代信道估计,从而提高了估计精度。仿真结果表明,该方法能显著地改善系统误码率性能。     

BCH-Turbo编码的设计与仿真实现

本文针对Turbo码在低信噪比下迭代次数多、译码时延长问题,在分析了Turbo码的编译码原理和算法基础上,提出一种可以有效降低平均迭代次数、减少译码时延的基于BCH迭代停止准则的Turbo码迭代译码的设计方案。本方案采用BCH码作为Turbo迭代译码的停止准则。并对每一个分量译码器结果都进行判断。可提前停止迭代。通过Monte Carlo仿真表明在AWGN信道下,误码率有所降低。Turbo码译码的平均迭代次数与交叉熵准则相比有明显下降。本文还分析了BCH码编码效率和分组长度的选择对系统性能的影响。     

短波数据链中基于BICM算法的应用研究

采用(2,1,7)卷积码构建了一种实用性较强的BICM(比特交织编码调制)算法。首先对该算法进行了数值仿真,证明了在瑞利信道条件下BICM-ID(BICM的硬判决反馈迭代译码)算法的性能优于TCM(网格编码调制)的性能;然后将BICM-ID应用于SW(短波)数据链中,针对BICM-ID和SW数据链的特点,分析了交织长度、符号映射方式及迭代次数对BICM-ID性能的影响;最后利用DSP(数字信号处理器)实现了BICM-ID算法,给出了不同码率和不同数据量情况下的译码时间,结果表明,译码时间均满足数据链实时性要求。     

BCH-Turbo码的设计与仿真实现

本文针对Turbo码在低信噪比下迭代次数多、译码时延长问题,在分析了Turbo码的编译码原理和算法基础上,提出一种可以有效降低平均迭代次数、减少译码时延的基于BCH迭代停止准则的Turbo码迭代译码的设计方案.本方案采用BCH码作为Turbo迭代译码的停止准则,并对每一个分量译码器结果都进行判断,可提前停止迭代.通过Monte Carlo仿真表明在AWGN信道下,误码率有所降低,Turbo码译码的平均迭代次数与交叉熵准则相比有明显下降.本文还分析了BCH码编码效率和分组长度的选择对系统性能的影响.     

Accumulate-Repeat-Accumulate Codes

In this paper, we propose an innovative channel coding scheme called accumulate-repeat-accumulate (ARA) codes. This class of codes can be viewed as serial turbo-like codes or as a subclass of low-density parity check (LDPC) codes, and they have a projected graph or protograph representation; this allows for high-speed iterative decoding implementation using belief propagation. An ARA code can be viewed as precoded repeat accumulate (RA) code with puncturing or as precoded irregular repeat accumulate (IRA) code, where simply an accumulator is chosen as the precoder. The amount of performance improvement due to the precoder will be called precoding gain. Using density evolution on their associated protographs, we find some rate-1/2 ARA codes, with a maximum variable node degree of 5 for which a minimum bit SNR as low as 0.08 dB from channel capacity threshold is achieved as the block size goes to infinity. Such a low threshold cannot be achieved by RA, IRA, or unstructured irregular LDPC codes with the same constraint on the maximum variable node degree. Furthermore, by puncturing the inner accumulator, we can construct families of higher rate ARA codes with thresholds that stay close to their respective channel capacity thresholds uniformly. Iterative decoding simulation results are provided and compared with turbo codes. In addition to iterative decoding analysis, we analyzed the performance of ARA codes with maximum-likelihood (ML) decoding. By obtaining the weight distribution of these codes and through existing tightest bounds we have shown that the ML SNR threshold of ARA codes also approaches very closely to that of random codes. These codes have better interleaving gain than turbo codes     

低密度校验码及其在图像传输中的应用

低密度校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码是一种基于图和迭代译码的信道编码方案,性能非常接近Shannon极限且实现复杂度低,具有很强的纠错抗干扰能力。该文深入研究了LDPC码的编码和译码基本原理,并将其应用于移动衰落信道图像的传输中,仿真结果表明LDPC码能为图像传输带来显著的性能提高,且系统复杂度低,译码时延短。     

Turbo码解码过程中的加权算法

本文通过调整迭代解码过程中系统位接收值的加权系数,提出了一种Turbo码加权迭代解码算法。该算法改变了迭代运算后Turbo码解码器输出软值中系统位接收值信息和它的外部估计信息的比重,使Turbo码无论在低信噪比或是在高信噪比时均具有优良的纠错性能。仿真结果显示,采用Turbo码加权迭代解码算法,不仅能提高Turbo码的收敛速度,而且能进一步降低Turbo码解码时的地板值,使Turbo码的比特误码率在高、低信噪比时都能够得到进一步改善。     

Low-density parity check codes and iterative decoding for long-haul optical communication systems

A forward-error correction (FEC) scheme based on low-density parity check (LDPC) codes and iterative decoding using belief propagation in code graphs is presented in this paper. We show that LDPC codes provide a significant system performance improvement with respect to the state-of-the-art FEC schemes employed in optical communications systems. We present a class of structured codes based on mutually orthogonal Latin rectangles. Such codes have high rates and can lend themselves to very low-complexity encoder/decoder implementations. The system performance is further improved by a code design that eliminates short cycles in a graph employed in iterative decoding.     

基于Polar码的速率兼容调制方案设计

提出了一种基于Polar码的速率兼容调制（rate compatible modulation,RCM）联合设计方案,用于提高无线通信频谱利用率.相应地设计了基于置信度传播（belief propagation,BP）和软抵消（soft cancellation,SCAN）的接收端高效联合迭代译码算法.根据该算法可通过优化变量节点对数似然比（log-likelihood ratio,LLR）信息迭代方式以及采用限制译码符号上限的改进措施,提高译码过程的稳定性与时效性.与距离优化的级联低密度奇偶校验（low-density parity-check codes,LDPC）码RCM方案对比结果表明,提出的高效联合迭代译码算法在低信噪比（signal noise ratio,SNR）下有更低的译码复杂度,并且具有更优的吞吐量和误码率性能.因此,本文所提方案适合在恶劣信道条件下的无线传输.     

Performance of joint source–channel decoding with iterative bit combining and detection

A joint source–channel decoding scheme (JSCD) with iterative bit combining (IBC) is proposed, which exploits two types of a priori information. The first one is the a priori bit probabilities obtained from source statistics, and the second is the channel a priori probabilities obtained from saved extrinsic information of previous transmissions. The JSCD-IBC scheme also incorporates iterative detection as both a stopping criteria and mechanism for triggering retransmissions. This adds an implicit adaptivity to the system and prevents excess iterations/retransmissions from being effected. The performance of the JSCD-IBC scheme is evaluated with four different iterative detection schemes and also two different types of variable length codes, Huffman and reversible variable length codes. Simulation results show that a significant performance gain in terms of bit error rate, throughput, and number of iterations can be achieved with the JSCD-IBC scheme as compared to a separate decoding scheme.     

大气无线光信道下基于光子计数的迭代译码性能

为了克服大气无线光信道中光强闪烁带来的长突发错误,本文提出了一种基于光子计数的迭代译码方案,并分析基于大气无线光信道下的译码性能.仿真结果表明,本方案不仅提高了系统的抗突发错误性能,并且与传统的信道交织+级连码方案相比,具有不引入信道交织时延和易于硬件实现的优点.     

实现MIMO系统定向干扰抑制的迭代MLD方案

收发多天线(Multiple Input Multiple Output,MIMO)空时分组编码(Space-Time Block Codes,STBG)系统中存在定向干扰,特别是军用通信环境下存在强定向干扰时,需进行有效的干扰抑制以避免性能恶化.本文提出了一种迭代最大似然解码(Maximum-Likelihood D...     

Turbo码概率-代数联合解码算法

Turbo码采用修正的BAHL et al.算法实现解码.这是一种基于软值的概率迭代解码算法.本文在保持Turbo码迭代软解码算法优点的基础上,充分利用Turbo码编码器结构这一确知条件,结合代数解码原理,提出了一种Turbo码概率-代数联合解码算法.该算法结合了概率解码和代数解码的优点,又有效避免了误差传播的发生,使Turbo码的纠错性能在原经典算法的基础上得到进一步的提高.该算法不仅为降低Turbo码的比特误码率和误差地板值提供了一种新的研究途径,而且因其更好的纠错性能而具有十分明显的实用价值.仿真实验结果显示,在比特误码率(BER)为10^-3~10^-4时,与经典Turbo码解码算法相比,采用该算法能获得0.1dB左右的编码增益.     

一种基于PPM的LDPC编译码方案

该文基于LDPC码和PPM调制方式构造了一种适用于UWB无线通信系统的低码率的编译码方案LDPC-PPM。本方案在保证系统性能的前提下,通过改变编码比特到调制符号的映射方式,不但避免了一般编码调制系统中译码和解调之间的迭代运算,而且可以应用快速Hadamard变换(FHT)和基于FHT的后验概率译码(APP-FHT)来进一步降低接收端的译码复杂度。可以证明,该方案等价于BPSK调制下的低码率的LDPC-Hadamard码。仿真结果表明,在信息比特长度是65536,该方案可以在-1.18dB处达到误比特率为 的性能,仅比采用BPSK调制的Turbo-Hadamard码差0.02dB。