面向符号插入与删节的低复杂度处理方法研究

作     者：张森永 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈为刚;孔向军

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：符号插入/删节 前后向算法 级联码 

摘      要：通信系统中符号同步非常重要。接收序列中存在随机的插入或删节错误导致系统无法正常工作。针对符号插入/删节错误以及加性噪声的影响,级联码是一种良好的解决途径。研究者针对符号插入与删节信道提出了一种性能良好的级联码方案,但是该方案用于检测插入与删节错误位置的内译码算法复杂度过高。为了解决该级联码方案面临的上述问题,本文主要从以下三个方面进行了研究。首先,提出了两种复杂度较低的内译码算法,分别为硬判决前后向内译码算法和基于动态规划法的内译码算法。其中,硬判决前后向内译码算法借鉴已有的标准前后向算法,简化了似然信息的求取过程,降低了运算复杂度;基于动态规划法的内译码算法借助动态规划的思想,通过计算加权莱文史特距离并回溯得到插入/删节错误位置信息,算法复杂度较低。仿真结果表明,所提出的两种算法虽然较标准前后向算法性能有所损失,但复杂度显著降低,实用性更强。其次,考虑到实际信道中的插入/删节概率较小,提出了基于简化网格图的动态规划法内译码算法。该算法通过限制插入/删节错误造成的最大漂移量,简化并重定义了动态规划法原始的译码网格图,从而减少了内译码算法的内存使用量和运算量。仿真结果表明,基于简化网格图的动态规划法内译码算法相比于原始的动态规划法内译码算法性能有一定的损失,但复杂度更低。进一步,对低复杂度的插入与删节检测算法的复杂度及相关的影响因素进行了分析。首先分析了所设计的内译码算法的复杂度并进行了对比。其次分析了内译码算法查找到的插入/删节错误位置分布特点,结果表明,在统计查找插入/删节错误位置的成功率时,允许查找到的插入/删节错误位置存在一定的偏差将更能准确的表征内译码算法的性能。最后分析了伪随机序列和短周期固定序列作为水印对级联码整体性能的影响,仿真结果表明,使用伪随机序列作为水印的级联码性能更优。