ra码及其在通信系统中的应用研究博士论文136页

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1、博士学位论文RA码及其在通信系统中的应用研究研究生姓名学科、专业通信与信息系统研究方向编码理论指导教师二○○五年四月RepeatAccumulateCodesandItsApplicationinCommunicationSystemAThesisinCommunicationandInformationSystembyAdvisedbySubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyApril,2005*************博士学位论文摘要本文主要研究重复累积（RA）

2、码的译码算法和RA码在通信系统中的应用。全文包括以下内容：RA码是具有线性编译码算法而且性能接近Shannon限的好码。RA码译码采用置信传输（BP）算法。BP算法中校验节点的信息更新具有较高的复杂度，为了降低复杂度，提出了RA码的简化译码算法。首先将最小和算法应用于RA码，在最小和算法的基础上提出了改进算法：归一化算法、偏移算法；然后在BP算法的基础上，提出了折线近似算法；最后对各种算法进行了仿真研究并比较了它们的复杂度。归一化算法、偏移算法相对于最小和算法复杂度略有提高，但系统的性能有较大幅度的提高；折线近似算法的性能最接近BP算法。RA码简化译码算法在复杂度和性能之间取得了

3、较好的折衷。用高斯估计技术对RA码在高斯/删除混合信道下的性能进行了分析，推导出了规则RA码和不规则RA（IRA）码译码器在混合信道上密度进化递归公式及误码率的解析表达式。利用推导结果计算出规则RA码与IRA码在混合信道上的阈值，并与仿真数据进行了比较，表明可以利用推导结果对RA码的性能进行有效的预测，最后在此基础上提出了IRA码在混合信道下的优化设计方法。提出了IRA码与比特交织编码调制（BICM）相结合的BIRACM设计方法，用高斯估计方法对BIRACM进行了优化设计，在AWGN和平坦衰落信道中对BIRACM的性能进行了仿真研究。结果表明：在8PSK调制方式及频带利用率相同的

4、情况下，BIRACM方法无论在AWGN信道还是在Rayleigh信道中，性能均优于传统的TCM、卷积码的BICM及比特交织Turbo积码调制（BITPCM）等方法。对放大自发辐射（ASE）噪声为主要噪声的远程光纤系统的信道模型进行了研究，并将IRA码作为前向纠错（FEC）码，在x平方律、不对称高斯和AWGN等三种光纤信道模型下进行了仿真研究。结果表明：IRA码作为光纤通信系统中的FEC码，性能优于RS(255,239)、分组Turbo码等FEC码；三种信道模型中，x平方律信道模型具有最好性能，在得不到精确统计模型的情况下，可以用高斯近似模型代替。在系统为高码率时，不对称高斯信道模

5、型性能优于AWGN7*************博士学位论文信道模型，在系统码率低于0.5时，性能并不比AWGN信道优越。用IRA码构造了码率兼容（RC）码—RC-IRA码，提出了新的码率兼容码的构造方法-扩展法。扩展法与删除法相反，低码率码由高码率码扩展而生成。扩展法与删除法相结合构造了RC-IRA码。RC-IRA码使码率在较大范围内变化的情况下，系统的吞吐量接近码率兼容Turbo（RCPT）码，但译码复杂度远远低于RCPT码。由于RA码本质上可以看成Turbo码，而交织器对系统的性能具有很大的影响，本文对Turbo码交织器的设计进行了研究。提出运用遗传算法优化Turbo码交织器

6、，得到的遗传交织器其自由距离大于目前性能较优的螺旋交织器，性能得到提高。提出将S-随机交织器与Simile螺旋交织器结合起来组成混合交织器。混合交织器使两个递归卷积编码器的最终状态相同，不仅克服了交织器边缘效应，而且提高了扩散度，从而降低了误码率。关键词：重复累积码；简化译码算法；高斯估计；比特交织编码调制；光纤通信；码率兼容码；Turbo码交织器7*************博士学位论文AbstractThisdissertationmainlystudiesrepeataccumulate(RA)codesanditsapplicationsincommunicationsys

7、tem.Themaincontributionisasfollows.RAcodeshavelinearencodinganddecodingalgorithms.Thedecodingperformanceofbeliefpropagation(BP)algorithmisveryclosetoShannonlimits.AshighcomplexityofupdatealgorithmsofchecknodesofBPalgorithm,reducedcomplexityde