spinal码性能及应用研究

作     者：吴功立 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林灯生

授予年度：2016年

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：信道编码 编码调制 无速率码 spinal码 尾符号 

摘      要：本文将讨论研究一种新的编码调制方案—spinal码,spinal码也是一种无速率码,其核心在于哈希(hash)函数的使用,在信息比特和调制符号之间构成一个随机、非线性的映射。Spinal码同时汲取了编码调制技术、无速率码以及hash函数的良好性能,表现出良好的吞吐量性能,为现代编码技术研究提供了一个很好的思路。本文重点研究spinal码在AWGN上的性能,针对spinal码现有缺陷:错误比特总是集中在最后几个码块,严重影响了整体码字误码性能,提出解决方案,提高性能。首先,在第一章主要介绍信道编码、编码调制、无速率码的研究背景,并且还简要介绍了spinal码的特点。在第二章我们介绍分析了spinal码的编译码结构。详细介绍了spinal码的编码调制结合的实现方法,同时介绍了spinal码的编译码结构中都不可缺少的hash函数及其构造方案。最后还介绍了spinal码的译码方案,采用最大似然(ML)译码方法,分别说明了理想ML译码方法和缩减尺度译码方法。在第三章我们首先对spinal码单符号欧式距离进行理论分析,并且分析单符号与码字最后符号关系。同时还分析单符号性能及其与整体码字的关系,计算出单符号概率密度函数,仿真单符号误码率,并且与计算单符号误块率进行对比。然后理论分析不同码块之间的关系,进而仿真分析不同码长及不同码块之间关系,并且将理论估算值与仿真值进行对比验证。最后还分别从调制映射的量化精度、译码复杂度参数和单符号长度等方面分析对spinal码性能的影响。同时还仿真spinal码的吞吐量和译码复杂度参数与码长的关系。在第四章我们根据spinal码存在的缺陷提出了改进方案—添加尾符号方案。首先利用第三章的理论深入研究分析添加尾符号带来的欧式距离的增益,进而理论评估出添加已知尾符号的所带来的误块率增益。在AWGN信道上仿真增加尾符号所带来的增益并且与理论计算值进行对比。在第五章我们将spinal码应用在衰落信道中。通过推导衰落信道下信息符号的联合概率密度函数,并求出其误符号率,进而提出最小化信息符号的误符号率均方误差作为自适应的优化目标,并提出一种低复杂度的自适应分配方案,最后仿真验证了该方案在衰落信道下的性能。第六章对本文进行了总结,同时对编码调制技术进行了展望。本文一方面对spinal码各个参数对其性能影响进行仿真,为后续的科研工作提供一定的借鉴,另一方面对尾符号进行研究,以提高其误码率性能。