無速率Spinal碼譯碼算法研究及復雜度分析.pdf

1、隨著無線通信技術的飛速發(fā)展，人們對高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸技術的關注度也越來越高。由于無線通信系統(tǒng)的時變性和搶占性，很難實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。我們需要一種在沒有獲知信道狀況的情況下，能夠自適應信道選擇合適碼率的技術，無速率碼的出現(xiàn)為我們提供了新的思路。無速率碼的傳輸碼率不受約束，可以自適應信道狀態(tài)選擇合適的碼率，且在傳輸過程中不需要向發(fā)送端發(fā)送反饋信息，是一種可靠并且高效的數(shù)據(jù)傳輸技術。本文介紹一種在時變無線網(wǎng)絡中適用的無速率碼—Spinal碼

2、，和其他無速率碼相比 Spinal碼具有構造簡單，實用性強、效率高等特點，并且現(xiàn)已證明Spinal碼是在BSC信道和AWGN信道上都逼近香農(nóng)容量限的性能良好的碼。
　　本文主要研究無速率Spinal碼的譯碼算法。本文根據(jù)Spinal碼的結(jié)構特征，借鑒序列譯碼算法，提出了新的Spinal碼堆棧譯碼算法。該算法利用堆棧對碼樹中的節(jié)點進行存儲和排序，每步譯碼都通過棧頂節(jié)點的量度計算所有后繼節(jié)點量度，然后從堆棧中刪去這個棧頂節(jié)點，嵌入所有

3、后繼節(jié)點，且根據(jù)量度值減小次序重新對堆棧進行排序，當堆棧中的棧頂節(jié)點處于樹的終點或者堆棧溢出時，算法結(jié)束，此時根據(jù)棧頂節(jié)點攜帶的路徑信息就可得到估計的碼源信息。Spinal碼堆棧譯碼算法雖然降低了譯碼復雜度，但是存在不同路徑上的節(jié)點之間頻繁跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，譯碼復雜度依舊過大并且當碼長較大時很難實現(xiàn)，本文在此基礎上提出改進的Spinal碼前向堆棧譯碼算法，該算法將碼樹進行分層并將多層劃分為一個單元，在每個單元中單獨進行樹搜索，這樣不僅可以改善

4、Spinal碼堆棧算法的跳轉(zhuǎn)過大和實現(xiàn)困難的問題，而且進一步降低了譯碼復雜度。
　　新提出的Spinal碼堆棧譯碼算法和前向堆棧譯碼算法不僅可以獲得良好的速率性能和誤碼率性能，而且對比現(xiàn)有的Bubble譯碼算法大大降低了譯碼計算量。通過仿真可知堆棧譯碼算法的計算量為Bubble譯碼算法的50％~70％，前向堆棧譯碼算法的計算量下降最快，尤其是當信道狀況較好的情況下這種優(yōu)勢更加突出，當信噪比為20dB時，計算量僅為Bubble譯碼算