極化碼的改進置信傳播譯碼算法研究.pdf

1、極化碼是當今已知的唯一能從理論上證明其可以達到二元輸入離散無記憶信道（Binary-input Discrete Memoryless Channel,BDMC）容量的信道編碼。極化碼優(yōu)越的漸進性能和結(jié)構(gòu)化的構(gòu)造方式使其具有重要的研究價值，在未來的數(shù)字通信系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。
　　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)點的存在，使得在BP譯碼過程中一些信息沒有被充分利用。另外在BP譯碼算法中最大迭代次數(shù)預設(shè)為60次，較多的迭代次數(shù)導致譯碼速度較慢，延遲較長。因此，本文針對這兩個問題對極化碼BP譯碼算法展開研究，提出了簡化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，本文針對極化碼譯碼圖的結(jié)構(gòu)提出了簡化BP譯碼算法。首先分析了極化碼譯碼圖特點，根據(jù)是否存在凍結(jié)節(jié)點將譯碼處理單元分成四種不同類型。然后對含有凍結(jié)節(jié)點的三種處

3、理單元給出簡化迭代公式。簡化迭代公式中無需對數(shù)、指數(shù)和乘除運算，只涉及到加法操作。簡化BP譯碼算法與標準BP譯碼算法相比，能使對數(shù)、指數(shù)和乘除運算量下降28.7％~31.4％。而且實驗仿真結(jié)果顯示，使用簡化譯碼算法并沒有損失誤碼性能。
　　另一方面，針對極化碼BP譯碼算法中較多迭代次數(shù)的問題，本文提出了基于提前終止迭代的快速BP譯碼算法。首先通過大量仿真研究了BP譯碼過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，同時可靠度也達到一個穩(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，并詳細列出了快速譯碼算法的具體實施步驟。與極化碼標準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)，在高信噪比時效果尤為明顯，信噪比為3dB時快速譯碼算法使迭代次數(shù)下降了83.33％。仿真結(jié)果