極低碼率糾錯碼的研究及其在最低限度通信的應(yīng)用.pdf

1、最低限度通信致力于在強(qiáng)噪聲、強(qiáng)干擾的惡劣電磁環(huán)境中，常規(guī)通信方式無法正常工作時(shí)，能夠啟動并保持最低限度的通信能力。需要在一定的誤碼率要求下，能夠抵抗盡量大的噪聲和干擾，達(dá)到滿足信息實(shí)時(shí)性的通信速度，并具有一定的抗截獲概率。對于糾錯編碼而言，實(shí)現(xiàn)最低限度通信需要編譯碼算法的復(fù)雜度低、碼字的隨機(jī)性好、滿足誤碼率要求的信噪比等。
　　極長碼具有良好的碼字隨機(jī)性、編碼復(fù)雜度低，截短極長碼更具有靈活的碼率，十分適用于最低限度通信。但使用和積

2、算法譯碼的LDPC碼（低密度奇偶校驗(yàn)碼）在高碼率表現(xiàn)優(yōu)異，在極低碼率卻性能較差。截短極長碼也是一種LDPC碼，采用和積算法譯碼的性能比通常的LDPC碼更差。本文使用B算法譯碼截短極長碼，能取得良好的性能。
　　B算法原本應(yīng)用于密碼學(xué)領(lǐng)域，是攻擊流密碼系統(tǒng)中密鑰流生成器的一種快速相關(guān)攻擊算法，具有隨機(jī)初始截取位置、分段截取等特點(diǎn)。它吸收了Galleger迭代概率譯碼算法的思想，因此也適用于信道編碼的譯碼。本文詳細(xì)研究了將B算法用于截

3、短極長碼譯碼的復(fù)雜度和性能，并進(jìn)一步提出兩種改進(jìn)算法。
　　借鑒位翻轉(zhuǎn)譯碼算法中WBF算法加權(quán)的思想，本文提出一種對B算法加權(quán)的WB算法，在復(fù)雜度少量增加的同時(shí)取得性能較大的提高。在信息位長度k和碼率R為(k=10,R=0.008)、(k=10,R=0.003)和(k=15,R=0.003)時(shí)，WB算法分別在Es/No=-12.5dB、-14.6dB和-15.7dB達(dá)到誤碼率10-5，B算法則為-10.7dB、-13.5dB和-1

4、4.4dB，相差約1.8dB、1.1dB和1.3dB。
　　根據(jù)循環(huán)碼的特點(diǎn)，本文擴(kuò)展BP算法使用的校驗(yàn)矩陣，得到適用于二元線性循環(huán)碼及其截短碼的CBP算法。在誤碼率10-5比較，(k=10,R=10/1023)和(k=10,R=0.008)時(shí)，歸一化BP-based算法均約為-4dB，CBP算法分為-12.4dB和-13.1dB。CBP算法的性能略優(yōu)于WB算法，k=31,R=0.008時(shí)，兩種算法分別在-14.94dB和-14.