【摘 要】
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随着信息技术的不断发展,出现了诸如超高清视频、大规模物联网、无人驾驶和云计算等新兴应用领域。这些新兴的应用场景由于需要更大的数据带宽,更高的传输速率,更低的时延以及更高的系统可靠性,所以对未来的通信系统提出了新的挑战。信道编码作为一种前向纠错技术,是确保通信系统可靠性的关键技术之一,而多元LDPC码作为一种具有逼近香农理论极限性能的信道编码方案,逐渐成为未来最具竞争力的信道编码方案之一,但其编译码
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随着信息技术的不断发展,出现了诸如超高清视频、大规模物联网、无人驾驶和云计算等新兴应用领域。这些新兴的应用场景由于需要更大的数据带宽,更高的传输速率,更低的时延以及更高的系统可靠性,所以对未来的通信系统提出了新的挑战。信道编码作为一种前向纠错技术,是确保通信系统可靠性的关键技术之一,而多元LDPC码作为一种具有逼近香农理论极限性能的信道编码方案,逐渐成为未来最具竞争力的信道编码方案之一,但其编译码系统的高复杂度是限制其在各领域实际应用中不可忽视的问题。为了能够满足新型通信系统所提出的更低复杂度、更低时延的要求,本文致力于研究具有低计算复杂度的多元LDPC译码算法。本文从选择调度策略这一方法入手开展研究,主要的研究内容及创新点为如下两个部分:1、在选择调度策略中,划分节点子集的方法是影响算法性能和计算复杂度的关键。为了能够在现有算法的低计算复杂度基础上,改善其纠错性能,本文提出了一种基于变量节点稳定性的节点子集划分方法(SNS-EMS)。该方法通过变量节点的稳定性测度来判断变量节点是否可靠,从而进一步判断相应的校验节点是否可以停止更新其C2V信息,同时还设计了一种能够适应信道变化及迭代过程的门限计算方法。本文通过设计实验证明,所提出的可靠性测度能够有效地降低对纠错性能影响较大的错判情况,避免使算法出现较大的性能退化。对多种LDPC码的大量仿真测试结果表明,本文所提出的算法能够有效地在降低复杂度的同时,在原算法的基础上提高0.1~0.4dB的编码增益。2、其次,为了在保持低复杂度的情况下,进一步提高算法的纠错性能,本文通过研究划分两类节点子集后,译码器在迭代中呈现的相关规律,设计了三个仿真实验,分别研究在迭代过程中处理节点子集的元素个数、元素的重复比以及外信息向量中符号LDR值的幅值震荡情况。根据实验结果,发现了在SNS-EMS算法的译码错误帧中所出现的“异常”稳定性,并验证了此现象与判决译码序列无法收敛至正确的码字之间的关联。基于上述的实验发现,本文提出了一种具有子集重置机制的子集划分策略。该算法通过一种滑窗监测机制和子集重置机制来缓解SNS-EMS算法造成的性能衰退。当算法检测到译码中的序列出现异常平稳性时,重置处理节点子集中的元素,强制所有校验节点进行信息更新,加速两类节点之间的信息传递,从而消除异常平稳性的影响,提高算法的纠错性能。仿真结果表明,本章所提出的算法能够在不损失或几乎不损失纠错性能的情况下,能够降低原算法25%左右的计算复杂度。
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