無(wú)速率Spinal碼譯碼算法研究及復(fù)雜度分析.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的關(guān)注度也越來(lái)越高。由于無(wú)線通信系統(tǒng)的時(shí)變性和搶占性，很難實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。我們需要一種在沒(méi)有獲知信道狀況的情況下，能夠自適應(yīng)信道選擇合適碼率的技術(shù)，無(wú)速率碼的出現(xiàn)為我們提供了新的思路。無(wú)速率碼的傳輸碼率不受約束，可以自適應(yīng)信道狀態(tài)選擇合適的碼率，且在傳輸過(guò)程中不需要向發(fā)送端發(fā)送反饋信息，是一種可靠并且高效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。本文介紹一種在時(shí)變無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中適用的無(wú)速率碼—Spinal碼

2、，和其他無(wú)速率碼相比 Spinal碼具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，并且現(xiàn)已證明Spinal碼是在BSC信道和AWGN信道上都逼近香農(nóng)容量限的性能良好的碼。
　　本文主要研究無(wú)速率Spinal碼的譯碼算法。本文根據(jù)Spinal碼的結(jié)構(gòu)特征，借鑒序列譯碼算法，提出了新的Spinal碼堆棧譯碼算法。該算法利用堆棧對(duì)碼樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)和排序，每步譯碼都通過(guò)棧頂節(jié)點(diǎn)的量度計(jì)算所有后繼節(jié)點(diǎn)量度，然后從堆棧中刪去這個(gè)棧頂節(jié)點(diǎn)，嵌入所有

3、后繼節(jié)點(diǎn)，且根據(jù)量度值減小次序重新對(duì)堆棧進(jìn)行排序，當(dāng)堆棧中的棧頂節(jié)點(diǎn)處于樹(shù)的終點(diǎn)或者堆棧溢出時(shí)，算法結(jié)束，此時(shí)根據(jù)棧頂節(jié)點(diǎn)攜帶的路徑信息就可得到估計(jì)的碼源信息。Spinal碼堆棧譯碼算法雖然降低了譯碼復(fù)雜度，但是存在不同路徑上的節(jié)點(diǎn)之間頻繁跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，譯碼復(fù)雜度依舊過(guò)大并且當(dāng)碼長(zhǎng)較大時(shí)很難實(shí)現(xiàn)，本文在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的Spinal碼前向堆棧譯碼算法，該算法將碼樹(shù)進(jìn)行分層并將多層劃分為一個(gè)單元，在每個(gè)單元中單獨(dú)進(jìn)行樹(shù)搜索，這樣不僅可以改善

4、Spinal碼堆棧算法的跳轉(zhuǎn)過(guò)大和實(shí)現(xiàn)困難的問(wèn)題，而且進(jìn)一步降低了譯碼復(fù)雜度。
　　新提出的Spinal碼堆棧譯碼算法和前向堆棧譯碼算法不僅可以獲得良好的速率性能和誤碼率性能，而且對(duì)比現(xiàn)有的Bubble譯碼算法大大降低了譯碼計(jì)算量。通過(guò)仿真可知堆棧譯碼算法的計(jì)算量為Bubble譯碼算法的50％~70％，前向堆棧譯碼算法的計(jì)算量下降最快，尤其是當(dāng)信道狀況較好的情況下這種優(yōu)勢(shì)更加突出，當(dāng)信噪比為20dB時(shí)，計(jì)算量?jī)H為Bubble譯碼算