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时间:2018-07-17
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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
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