改进交织的单层极化码高阶编码调制系统

极化码作为一种新型编码方式,被采纳为5G通信中的短码方案。本文将极化码应用到比特交织编码调制（Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM）系统,优化交织器的设计,提出了一种新型交织算法。相比于现有的交织算法,新型交织算法的提出是基于比特信道可靠性衡量参数,将高可靠性的比特信道与低可靠性的比特信道交错设计,按照高可靠性信道对低可靠性信道辅助译码的方式,提高极化码的纠错性能。由于新型交织算法只存在于比特信道可靠度参数的简单排序,在复杂度上没有明显增加。仿真结果表明:新型交织算法具有优异的性能,当误码率为10-5,码长为256时,采用新型交织算法的极化码BICM系统与LDPC码的BICM系统相比大约有1.51 dB的增益。      

LDPC编码调制系统中基于反馈LLR均值的迭代解调/译码算法

该文针对LDPC码编码的BICM系统,提出一种对LDPC码译码器输出外附信息的计算方法进行改进的迭代解调/译码算法。与传统的解调/译码算法不同在于,该算法对每次BP迭代中译码器输出的各编码比特的外附LLR分别求均值后,再将其作为先验信息反馈给软解调器开始下次的迭代解调/译码。采用该方法可有效地减轻LDPC码在BP迭代过程中某些比特LLR值的振荡现象,从而使得传递给软解调器的外附信息更准确。仿真结果表明,和传统的两种迭代解调/译码算法相比,该算法能进一步提高LDPC编码BICM迭代系统的译码性能,而复杂度并无明显增加。     

基于重复累积码的BICM系统译码算法

重复累积码(RA)由于其编译码复杂度低、性能接近香农限的优点,目前得到学术界的广泛关注。文中研究了RA码及其译码算法,并将其应用于比特交织编码调制(BICM)系统。针对低信噪比下基于RA码的编码调制系统误码率较高的问题,提出了一种改进算法,该算法通过在解调器和译码器之间引入迭代处理,利用译码器输出的外信息改善解映射结果,从而降低了系统误码率。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(AWGN)信道、瑞利(Rayleigh)衰落信道下,BICM系统使用迭代的译码算法与原算法相比,误码性能有较明显提高。     

多维映射BICM-ID系统的简化MD-LSD解映射算法

将二维映射下的软输入软输出解映射MAX-LOG-MAP算法扩展到多维映射比特交织编码调制及迭代译码(BICM-ID)系统,并首次结合多天线系统下的列表球形译码,提出一种简化MD-LSD(multi-dimensional list sphere decoding)算法.新算法大幅降低了多维解映射的计算复杂度.仿真结果表明,列表长度满足一定范围时,采用简化MD-LSD算法解映射算法的性能损失可以忽略.     

编码MIMO系统中一种低复杂度次优软检测算法

提出了一种低复杂度次优编码MIMO系统软检测算法.在编码MIMO系统的迭代译码中,信道译码需要MIMO检测输出每一比特的软信息,而软信息的计算需要巨大的计算量.本文在不同的迭代次数中分别利用球形译码的硬判决信息和编码比特先验信息得到发射向量的估计值.在这个估计值的基础上计算MIMO检测中每一比特的软信息,从而避免了常规的穷尽搜索检测算法,减少了复杂度.通过分析和仿真,本算法在有限性能损失的前提下使复杂度得到了极大减少.在相同没置下,本算法的一帧数据仿真时间不到原算法的1/20,并且对于不同的调制方式复杂度基本不变,达到了性能和复杂度的较好折中.     

BICM在差分跳频系统中的应用

将比特交织编码调制(BICM)技术应用于差分跳频(DFH)通信系统,在加性白高斯噪声(AwGN)信道及频率非选择性瑞利慢衰落信道下,对采用无迭代译码及迭代译码的系统比特误码率(BER)上界进行了理论推导及数值仿真验证,并与传统的差分跳频系统的性能进行了比较.其数值仿真结果表明:采用BICM技术的差分跳频系统,可以在不增加跳频带宽及译码复杂度的情况下,利用最优卷积码增大了其G函数网格图的最小自由距离.同时对于可用频率数为16的无迭代译码BICM/DFH,当BER为10-1时,在瑞利信道下相对于CHESS系统而言,其性能改善可达6dB.若采用迭代译码,则当BER为10-1时,其性能相对于无迭代译码可进一步改善3,dB.     

短波数据链中基于BICM算法的应用研究

采用(2,1,7)卷积码构建了一种实用性较强的BICM(比特交织编码调制)算法。首先对该算法进行了数值仿真,证明了在瑞利信道条件下BICM-ID(BICM的硬判决反馈迭代译码)算法的性能优于TCM(网格编码调制)的性能;然后将BICM-ID应用于SW(短波)数据链中,针对BICM-ID和SW数据链的特点,分析了交织长度、符号映射方式及迭代次数对BICM-ID性能的影响;最后利用DSP(数字信号处理器)实现了BICM-ID算法,给出了不同码率和不同数据量情况下的译码时间,结果表明,译码时间均满足数据链实时性要求。     

Turbo乘积码梯度译码算法研究

Turbo乘积码(简称TPC码)是一类采用简单的行列交织器将分组码进行串行级联而构成的纠错码.文中针对二进制turbo乘积码提出了一种快速的软判决译码算法一梯度译码算法.该算法是以迭代Chase算法为基础,通过利用chase算法上次迭代译码而得到的每行(或列)最优判决码D(m-1)来代替竞争码字C,节省了寻找C的过程,从而简化了外信息和软输出的计算.仿真结果表明:梯度算法能在基本保持turbo乘积码的Chase算法译码性能基础上,提高了译码速度,降低了译码复杂度.     

软判决译码中软信息的提取

本文基于单载波和多载波传输的等效基带模型的衰落信道,采用比特交织的编码调制(BICM)系统,研究了软判决译码所需的软信息的提取。通过仿真说明,反馈信道噪声信息的结合解调与译码的迭代译码方法具有一定的鲁棒性。     

一种改进的LDPC码硬判决译码算法

LDPC码的硬判决译码通常是利用比特翻转算法(BF)以及在其基础上改进的加权比特翻转算法(WBF)来实现的,但是前者算法性能较差,而后者的复杂度较高,为了让译码算法能够兼顾其性能和复杂度,针对之前的BF以及WBF算法,提出了一种改进的LDPC码硬判决译码算法,该算法能够在前两次迭代中完成多个比特位的翻转.仿真结果表明,这种改进的算法可以在性能损失较小的条件下,大大降低算法的复杂度,从而提高译码的效率,减轻硬件的负担.     

SNR估计误差对BICM-ID系统性能影响的研究

在BICM-ID(Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding,BICM-ID)系统或其他级联码系统中实现迭代检测接收机需要对信道的信噪比(SNR)进行估计。该文研究信噪比估计误差对BICM-ID系统性能的影响,分析各种译码算法对信噪比估计误差的敏感程度。理论分析和仿真结果表明max-log-APP算法对信噪比估计具有最好的鲁棒性,log-APP及其他简化算法对SNR估计误差的鲁棒性在SNR过估计时比SNR欠估计时好,原因在于各个算法所采用的修正函数不同。满足算法性能没有大的损失的SNR估计误差精度范围随着信道条件的改善而增大,通常在-2dB到+6dB之间。因此在非理想的信道状态信息条件下,max-log-APP算法是BICM-ID系统的最佳译码算法。     

LDPC码译码算法及性能分析

为了进一步降低低密度奇偶校验(LDPC)码译码算法的复杂度,基于经典置信传播(BP)译码算法,给出了对数域迭代后验概率对数似然比(APP LLR)算法。通过概率域的和积算法(SPA)和对数域的迭代APP LLR算法的性能仿真及分析可见,迭代APP LLR算法能以较小的性能损失换取复杂度的大幅降低。进一步选用迭代APP LLR算法,结合不同地形条件下的VHF频段信道模型,仿真了LDPC码编译码系统的性能。理论分析及仿真结果均表明,基于迭代APP LLR算法的LDPC码,实现简单,性能优异,具有良好的工程应用前景。     

Bit-interleaved coded modulation with iterative decoding and 8 PSK signaling

We have suggested bit-interleaved coded modulation with soft decision iterative decoding (BICM-ID) for bandwidth-efficient transmission over Gaussian and fading channels. Unlike trellis coded modulation, BICM-ID has a small free Euclidean distance but large diversity order due to bit interleaving. With iterative decoding, soft bit decisions can be employed to significantly improve the conditional intersignal Euclidean distance. This leads to a large coding gain, comparable to that of turbo TCM, over both Gaussian and Rayleigh fading channels with much less system complexity. We address critical design issues to enhance the decoding performance and provide the analytical bounds on the performance with an ideal feedback assumption. We investigate the performance characteristics of BICM-ID through extensive simulations and show that at high signal to noise ratios, the performance of BICM-ID converges to the performance assuming error-free feedback.     

Design and performance of BICM-ID systems with hypercube constellations

This paper introduces new mappings of QPSK symbols, viewed as a multi-dimensional hypercube, to improve the performance of bit-interleaved coded modulation with iterative decoding (BICM-ID). By evaluating the upper bound of the bit error rate performance of BICM-ID, a condition to find the best mapping of a hypercube constellation in terms of the asymptotic performance under different channel models is established. A general and simple algorithm to construct the best mapping of a hypercube is then proposed. Analytical and simulation results show that the use of the proposed mappings together with very simple convolutional codes can offer significant coding gains over the conventional BICM-ID systems for all the channel models considered. Such coding gains are achieved without bandwidth or power expansion and with a very small increase in the system complexity.     

Turbo乘积码译码算法的简化

Chase算法是Turbo乘积码(TPC)软判决译码中常采用的算法之一。分析了传统Chase算法中寻找竞争码字对译码复杂度的影响,在此基础上提出了两种新的简化译码算法,省去了寻找竞争码字的过程。仿真结果表明,简化算法在基本保持传统Chase算法译码性能的基础上,降低了译码复杂度,提高了译码速度。     

LDPC编译码算法分析

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码,其纠错能力可以接近香农极限。针对LDPC码的编译码问题,分析了校验矩阵的构造方法。给出了LDPC码的编码算法以及算法的实现结构。分析了基于软判决的置信传播(BP)译码算法,并给出了可以进一步降低计算复杂度的简化译码方法。通过仿真对比了不同的译码算法在高斯信道下的译码性能。     

三维TPC译码器的设计及FPGA实现

Turbo乘积码（TPC）是一种性能优秀的纠错编码方法,它具有译码复杂度低、译码延时小等优点,且在低信噪比下可以获得近似最优的性能。介绍了基于Chase算法的三维TPC软输入软输出（SISO）迭代译码算法,提出了三维TPC译码器硬件设计方案并在FPGA芯片上进行了仿真和验证。测试结果表明,该译码器具有较高的纠错能力,满足移动通信误码率的要求。     

BICM-ID with signal space diversity over cascaded rayleigh fading channels [transactions letters]

Bit-interleaved coded modulation with iterative decoding (BICM-ID) using signal space diversity (SSD) is considered for cascaded Rayleigh fading channels. A tight bound on the asymptotic error probability is derived to determine the optimal rotation matrix for SSD design and to identify the key parameters that influence the system performance. It is shown that, for small modulation constellation, a cascaded Rayleigh fading causes a much more severe performance degradation than a conventional Rayleigh fading. However, BICM-ID employing SSD with a sufficiently large constellation can close the performance gap between the conventional and cascaded Rayleigh fading channels, and their performance can closely approach that over an AWGN channel. Illustrative simulation results for various scenarios are in a good agreement with analytical derivations.     

迭代结构的信源信道联合解码及其简化算法

信源信道联合解码算法中的迭代信道解码需要进行比特似然值和概率值转换,以及联乘、累加运算,增加了信道解码的计算复杂度,该文针对这一问题,直接利用信道解码的比特硬判决值和参数的先验概率,估计比特的外信息,用于迭代信道解码。基于高斯-马尔可夫信源参数的仿真实验表明,该简化算法大大降低了迭代信道解码算法的计算复杂度。与独立解码算法相比,简化的联合解码算法明显改善了接收参数的信噪比,同时不会明显降低原迭代结构解码算法的性能。     

一种高效的联合编码调制分集——迭代接收方案

本文研究了加入迭代解调译码的比特交织编码调制方案,并通过联合编码调制分集扩展此方案。BICM-ID通过信号空间分集增加分集数,并选择最优旋转角度使性能上进一步取得了明显增益。