極化碼及其MBM級(jí)聯(lián)技術(shù)研究.pdf

1、信道編碼是無(wú)線通信系統(tǒng)中對(duì)抗干擾和衰落不可或缺的技術(shù)手段。極化碼是最新提出的一種理論上能達(dá)到香農(nóng)極限的信道編碼，編碼和譯碼復(fù)雜度低，具有廣泛的應(yīng)用前景。MBM（Media-Based Modulation）是一種新型的調(diào)制傳輸技術(shù)，它將部分信息承載到信道狀態(tài)上，從而提高數(shù)據(jù)傳輸效率和物理層安全性。將極化碼和MBM級(jí)聯(lián)，能夠以較低的復(fù)雜度提升系統(tǒng)性能。本文主要研究了極化碼的譯碼算法、極化碼與MBM級(jí)聯(lián)方案以及級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的檢測(cè)譯碼技術(shù)。

2、>　　本研究介紹了極化碼和MBM的原理特性。闡述了極化碼的極化現(xiàn)象和原理，引進(jìn)密度進(jìn)化和高斯近似方法來(lái)度量信道可靠性。然后對(duì)極化碼的編譯碼算法進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)SC（Successive Cancellation）和BP（Belief Propagation）譯碼算法做了仿真性能對(duì)比。針對(duì)MBM技術(shù)，本文將MBM應(yīng)用到MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系統(tǒng)中，并對(duì)相同數(shù)據(jù)速率下不同多天線技術(shù)方案進(jìn)行了

3、性能比較。對(duì)極化碼譯碼算法進(jìn)行了研究，提出了改進(jìn)的雙閾值剪枝策略和動(dòng)態(tài)路徑拓展的SCL（SC List）算法。在原來(lái)雙閾值剪枝策略的基礎(chǔ)上，提出了新的閾值劃分方法。新策略將選取路徑度量值過(guò)程的復(fù)雜度從?(LlogL)降低為O(L)。利用分支策略和剪枝策略，本文提出了一種動(dòng)態(tài)路徑拓展的SCL算法，簡(jiǎn)稱DPE-SCL（Dynamic Path Extention SCL）算法。這種譯碼算法不固定候選路徑數(shù)，允許其動(dòng)態(tài)變化，由分支策略和剪枝策

4、略來(lái)控制路徑數(shù)的變化。仿真結(jié)果表明，DPE-SCL算法在低信噪比下有更好的性能，但是以路徑數(shù)增多為代價(jià)，對(duì)應(yīng)地，高信噪比下性能略有下降，此時(shí)具有較低的譯碼復(fù)雜度。研究了極化碼與MBM的級(jí)聯(lián)方案。利用極化碼與MBM各自的特點(diǎn)，提出了一種新的級(jí)聯(lián)方式，稱為PC-MBM（Polar Coded MBM）。它將極化碼的固定位比特映射到信道序號(hào)MBM消息上，而將信息位比特映射到SBM（Source-Based Modultaion）消息上。由于固

5、定位比特已知，在接收端就不必對(duì)信道序號(hào)進(jìn)行估計(jì)，直接可以用于 SBM消息的檢測(cè)，檢測(cè)復(fù)雜度大幅下降。接著利用信道極化特性，將PC-MBM信道轉(zhuǎn)化為并行獨(dú)立的子信道，根據(jù)子信道的信道容量來(lái)進(jìn)行極化碼編碼構(gòu)造。針對(duì)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的檢測(cè)譯碼，基于軟判決ML檢測(cè)算法，提出了兩種低復(fù)雜度的ML（Maximum Likelihood）檢測(cè)方法。首先借鑒球形譯碼的思路，將搜索空間限定在一定范圍內(nèi)。其次，提出了區(qū)域限制的ML檢測(cè)方法，將搜索空間進(jìn)一步減小，使