spinal码编译码技术研究

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1、Spinal码编译码技术研究InvestigationonCodingTechniqueswithSpinalCodes学科专业：信息与通信工程研究生：冯海龙指导教师：陈为刚副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要Spinal码作为一种新型无速率码，因编码数据速率自适应和容量接近香农限而受到学者广泛的关注。本文研究了Spinal码编译码原理，分析影响Spinal码性能的因素，提出了改进的编译码方法，具体分为以下三个方面。首先，对影响Spinal码性能的若干因素进行了分析，主要研究了Spinal码编码中的帧内分块长度、哈希函数和编码符

2、号顺序对Spinal码性能的影响。仿真结果表明，选择合适的帧内分块长度、采用间隔编码符号有助于提高编码性能；合理选择哈希函数能够降低编码复杂度。然后，为解决删节树译码算法保留单层节点数固定导致的性能下降问题，本文设计了两种删节树译码算法改进算法：回溯译码算法和动态删节译码算法。所设计的译码算法利用信道状态和已经译码的节点信息动态调整算法参数。仿真结果表明提出的回溯译码算法和动态删节树译码算法相比于删节树译码算法，均能够提高译码性能。进一步，为了提高Spinal码性能，采用Spinal码和极化码级联编译码的方案，其中Spinal码为内码用于无速

3、率编码，极化码作为外码用于纠正Spinal码译码过程中残留的部分译码节点错误。在级联编译码的方式中，极化码的引入克服了Spinal码译码保留节点不足的缺陷。仿真结果表明，采用Spinal码和极化码级联编译码的方案相比原有Spinal码编译码性能有所提升。关键词：Spinal码，最大似然译码算法，哈希函数，删节树译码算法AbstractSpinalcodesarewidelyconcernedbytheresearchersbecauseofitsexcellentperformance.Thispaperdeeplyresearchesthe

4、codingalgorithmofSpinalcodes,analyzesthefactorswhichinfluencetheperformanceofSpinalcodesandpresentsimprovedcodingalgorithms.Resultscanbegottenasfollows:First,factorsaffectingtheperformanceofSpinalcodesareanalyzedincludingtheintrablocklength,hashfunctionandthesequenceofencod

5、ingsymbols.Thesimulationresultsshowthatappropriateencodingsymbolsequenceandintrablocklengtharehelpfultoimprovetheencodingperformance.Rationalselectionofhashfunctioncanreducethecomplexityofencodingalgorithm.Then,inordertoimprovetheperformanceoftruncatedtreedecodingalgorithm,

6、thispaperproposestwokindsofimproveddecodingalgorithms.Thedecodingalgorithmsusethechannelstateanddecodednodeinformationtodynamicallyadjustthealgorithmparameters.Thesimulationresultsshowthattheproposeddecodingalgorithmscanimprovethedecodingperformancecomparedtothetruncatedtre

7、edecodingalgorithm.Furthermore,aconcatenatedcodewhichemploysSpinalcodesasinnercodesandpolarcodesasoutercodesisproposed.PolarcodesareusedtocorrecttheerrorsinthedecodingprocessofSpinalcodes.PolarcodesovercomethedefectsofinsufficientreservednodesofSpinalcodes.Simulationresults

8、showthattheperformanceofconcatenatedcodesisimprovedcomparedtooriginalSpinalcodes.K