【摘 要】
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随着无线通信技术的迅速发展,人们越来越关注通信的质量以及数据的传输效率。现代信道编码技术在提升通信系统的可靠性方面发挥着重要的作用。低密度奇偶校验码(Low-density parity-check code,LDPC)是一种能够逼近香农限的编码方案,在学术界得到了广泛的认可和研究。LDPC码凭借其译码吞吐量大、性能好等优点,已被选定为第五代移动通信(5G)中数据信道的编码标准。毋庸置疑地,LDP
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随着无线通信技术的迅速发展,人们越来越关注通信的质量以及数据的传输效率。现代信道编码技术在提升通信系统的可靠性方面发挥着重要的作用。低密度奇偶校验码(Low-density parity-check code,LDPC)是一种能够逼近香农限的编码方案,在学术界得到了广泛的认可和研究。LDPC码凭借其译码吞吐量大、性能好等优点,已被选定为第五代移动通信(5G)中数据信道的编码标准。毋庸置疑地,LDPC码也是未来包括B5G/6G等现代通信系统中极具竞争力的候选编码方案之一。与二元LDPC码相比,多元LDPC码通常在码长较短、码率较大时具有更优越的译码性能。然而,多元LDPC码的性能增益通常是以牺牲复杂度为代价换取的。基于此,本文致力于能够均衡性能和复杂度的多元LDPC译码算法研究,主要的工作与创新点如下:1)为了改善加权Gallager算法B(weighted-Algorithm B,wtd-Alg B)的译码性能,提出一种基于外信息的多维信息处理译码算法(Extrinsic-information-based multi-dimension decoding,EIB-MD)。EIB-MD算法将外信息与信道接收值进行相关操作,并结合汉明距离系数、外信息出现次数进行更新策略的设计,以此提高变量节点的信息可靠度。仿真表明:当误码率BER=10-5时,提出的EIB-MD算法比原wtd-Alg B算法大约有1.0d B的性能提升;2)在EIB-MD算法的基础上,提出了一种基于硬信息的EIB-MD多元LDPC译码算法(HEIB-MD)。首先,HEIB-MD译码算法利用非门操作简化了汉明距离系数的选取,降低系统复杂度和存储负荷;其次,将信道接收值映射为二元硬信息,并进行了相应的可靠度设计;最后,HEIB-MD算法使用多维硬信息的简单求和取代原算法的乘法操作,从而减少了算法的浮点运算。仿真表明:HEIB-MD算法在性能上与EIB-MD算法约有0.6d B的差距,但与原wtd-Alg B算法相比仍有约0.4d B的性能增益。值得指出的是,HEIB-MD算法只涉及整数运算,每次迭代比EIB-MD算法减少了2δ次有限域乘法操作。因此,HEIB-MD算法可提供性能和复杂度之间均衡和折中;3)针对汉明距离预测的符号翻转(Distance-symbol flipping decoding with prediction,D-SFDP)译码算法,提出了一种自适应的单/多符号翻转译码算法(Adaptive single/multiple symbol flipping decodingalgorithm,ASMD-SFDP)。首先,该算法引入了一个触发机制,控制迭代中的翻转操作,避免一些正确符号被翻转;其次,基于可靠度波动量的全局最大值和全局次大值的差值来设计一个动态翻转策略,可在单符号和多符号之间进行自适应动态翻转。仿真表明:所提出的ASMD-SFDP算法不仅获得了约0.4~0.5d B的性能增益,其收敛速度也得到了较大的提升:当信噪比为4.0d B时,D-SFDP算法的平均迭代次数约为32次,而提出的ASMD-SFDP算法仅需4次。
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