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极化码译码算法的研究和分析

作　者: 李廷墅
导　师: 杜明辉; 易骏
学　校: 华南理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 信道极化极化码连续消除译码算法图像传输
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 42次
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内容摘要

信道编码能提高信道通信系统传输信号的可靠性，在信息论的基础上，性能优秀的信道编码能够增加信道增益并使码率接近信道容量。2007年，Arikan Erdal基于信道极化的理论，提出的一种名为极化码的信道编码方法。在理论上，它能够达到信道容量，并且拥有较低复杂度的编译码算法。本文系统地阐述了极化码的基本原理——信道极化理论。多个独立的信道通过信道极化，其比特信道将会逐渐趋于两种状态，无噪比特信道和全噪比特信道，极化码的构造就是通过无噪比特信道来传输有效信息，通过全噪比特信道传输冻结信息，这样既可提高传输速率，又能够保证可靠性。常用的极化码译码算法有置信度传播(BP)算法和Arikan提出的连续消除(SC)译码算法，本文在SC译码的基础上提出连续删除栈(SCS)和连续删除列表(SCL)这两种改进的译码算法。通过仿真分析，在性能方面，可知SCS算法和SCL算法具有相同的译码性能，此两种算法都能够逼近最大似然算法的性能。在复杂度方面，SCS译码的复杂度略低于SCL译码：SCS译码的复杂度是O (DN)，是SC译码的D倍，且受制于栈的最大深度，同时在高信噪比条件下性能接近SC译码；SCL译码的复杂度则是O(LN log N)。为了进一步分析BP译码，SC译码和SCL译码的性能差异，将极化码应用于图像传输系统。通过对传输256*256灰度图像的仿真实验，可以发现，在二进制高斯白噪音(BAWGN)信道下，随着信噪比的增加，信道的性能都逐渐转好。当信噪比大于3dB时，都可较高质量的传输图像。经过对BER，FER和PSNR进行分析，发现在二进制差错信道(BEC)和二进对称信道(BSC)信道下，SCL译码算法在高信道传输错误概率条件下优势更加明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-17
  1.1 现代通信系统  10-12
  1.2 信道编码发展历史  12-13
  1.3 极化码的发展概况  13-16
  1.4 研究内容和论文章节安排  16-17
第二章极化码理论  17-28
  2.1 信道极化理论  17-23
    2.1.1 信道组合  17-20
    2.1.2 信道分解  20-21
    2.1.3 信道极化定理  21-22
    2.1.4 信道极化速率  22-23
  2.2 极化码编码  23-25
  2.3 极化码译码  25-27
    2.3.1 SC 译码算法  26
    2.3.2 MP 译码算法  26
    2.3.3 BP 译码算法  26-27
    2.3.4 LP 译码算法  27
  2.4 本章小结  27-28
第三章极化码译码算法的分析  28-43
  3.1 BP 译码  28-31
    3.1.1 软判决 BP 算法  28-29
    3.1.2 硬判决 BP 算法  29-31
  3.2 SC 译码  31-34
    3.2.1 SC 译码分析  31-32
    3.2.2 SC 译码复杂度分析  32-34
  3.3 SCL 译码  34-38
  3.4 SCS 译码  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章极化码传输图像的应用分析  43-57
  4.1 图像通信系统的组成  43-47
    4.1.1 模拟图像通信系统  43-44
    4.1.2 数字图像通信系统  44-45
    4.1.3 图像通信系统的性能指标  45-47
  4.2 极化码在图像传输中的应用分析  47-52
    4.2.1 BP 译码算法下的图像传输分析  47-49
    4.2.2 SC 译码算法下的图像传输分析  49-51
    4.2.3 SCL 译码算法下的图像传输分析  51-52
  4.3 三种算法在 BEC 和 BSC 下的性能比较  52-56
    4.3.1 BSC 下的性能分析  52-54
    4.3.2 BEC 下的性能分析  54-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间取得的研究成果  63-64
致谢  64-65
附件  65

极化码译码算法的研究和分析

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