基于協(xié)作網(wǎng)的RS碼分布式軟判決譯碼算法.pdf

1、Reed-Solomon(RS)碼擁有嚴謹?shù)拇鷶?shù)結(jié)構(gòu)和強大的糾錯能力，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)存儲等諸多領(lǐng)域，其譯碼算法，特別是軟判決譯碼算法的研究廣受關(guān)注。但由于譯碼復(fù)雜度和譯碼功耗比較高，RS碼在移動蜂窩網(wǎng)、ad hoc等能量敏感的協(xié)作通信系統(tǒng)中應(yīng)用較少。降低譯碼復(fù)雜度是RS碼亟待解決的問題。 Jiang和Narayanan提出了一種SSID算法，該算法利用RS碼的循環(huán)特性將碼字隨機循環(huán)位移后參與置信傳播(belief pr

2、opagation，BP)迭代譯碼過程，獲得了良好的性能。在現(xiàn)有的協(xié)作通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)方式主要有AF和DF兩種。實驗證明，在系統(tǒng)總迭代次數(shù)不變的情況下，合理的分配中繼節(jié)點和目的節(jié)點的迭代次數(shù)可以大大改善系統(tǒng)的譯碼性能。在研究了現(xiàn)有的兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式的特點后，我們提出了一種區(qū)別于AF、DF的新的轉(zhuǎn)發(fā)模式--部分譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(PDF)。PDF下的中繼節(jié)點部分的完成譯碼工作，提高了中繼節(jié)點發(fā)送碼字的可靠性，同時不需要再編碼。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式采用

3、SSID算法作為基本譯碼算法，并在中繼節(jié)點處做了如下修改：中繼節(jié)點在內(nèi)、外層迭代達到停止條件時，不宣布譯碼失敗，而是將迭代得到的每bit的對數(shù)似然比(LLR)進行判決，LLR絕對值較大的bit判定為0或1，LLR絕對值較小、可靠性較低的節(jié)點設(shè)為刪除，這樣形成了包含0、1和刪除的三元碼。中繼節(jié)點將三元碼轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點，目的節(jié)點將來自源節(jié)點的碼字和三元碼按幅度疊加，對得到的新序列進行譯碼。仿真結(jié)果表明，由于中繼節(jié)點的分集作用以及刪除信息的引

4、入，PDF方式的性能優(yōu)于相同發(fā)送功率、相同譯碼功率下的無中繼方式、AF方式和DF方式。 協(xié)作通信系統(tǒng)的另一個重要指標是系統(tǒng)的生存時間，生存時間與系統(tǒng)總能量消耗和能量平衡有關(guān)。本文在詳細討論了影響SSID算法復(fù)雜度的因素后，提出基于RS碼的改進的BP算法一能量自適應(yīng)BP算法(energy adapted BP，EABP)。EABP算法將SSID內(nèi)、外層迭代停止條件由原來的固定值改為與譯碼節(jié)點能量相關(guān)的變量。節(jié)點能量較高時,迭代次數(shù)

5、較多，譯碼性能相應(yīng)提高；反之，節(jié)點能量較低時，迭代次數(shù)減少，譯碼性能下降。這種算法在節(jié)點能量保持和譯碼性能之間折中，使得節(jié)點的譯碼復(fù)雜度大大降低，同時將譯碼性能的下降控制在可接受范圍內(nèi)。由于EABP能夠根據(jù)節(jié)點本身能量調(diào)整譯碼負擔(dān)，保持節(jié)點能量，這種算法在協(xié)作網(wǎng)中能夠動態(tài)地控制中繼節(jié)點的譯碼功耗，從而使整個網(wǎng)絡(luò)的能量分配趨于均衡，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。 實驗結(jié)果證明，PDF模式的譯碼性能優(yōu)于無中繼系統(tǒng)、AF和DF；采用EABP算法的