基于有限状态机的容错QAC及自适应四维网格MAP译码

作     者：梁惠华 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马丽红

授予年度：2011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：类算术编码(QAC) 最大后验概率(MAP) 有限状态机(FSM) 网格 自适应剪枝 

摘      要：算术编码是高效的熵编码,其递归区间划分处理造成系统对误码的高敏感性。提高算术编码的抗误码能力是容错熵编码的一大挑战。其中类算术编码（Quasi-Arithmetic Coding,QAC）是一种有限精度的算术编码,含少量冗余。本文重点研究QAC,包括:1) QAC的有限状态机（FSM）实现;2)引入禁用符号的容错QAC;3)基于网格的算术编码MAP译码。 本文的主要成果如下: 1、提出了一种新的有限状态QAC实现方法。常规QAC在FSM实现中存在无输出状态,本文通过合并哑转换和跟随转换,简化了FSM模型,使后续的译码处理可以按比特触发MAP译码;2、提出了一种有限状态机下的容错QAC。为了提高容错性能,在有限状态QAC的概率空间划分中引入禁用区间,实现容错QAC。实验结果表明,与常规的QAC相比,误码率下降了12.9%,冗余位数增加了0.201,同时扩散因子下降了13%,容错性能的提高代价是引入了冗余位流。 3、提出了一种自适应剪枝的四维MAP网格。首先,为了在MAP判决中利用FSM的边信息,在网格模型中添加了状态转换数和FSM状态信息约束条件,使网格从二维变为四维;其次,由MAP度量推出阈值的计算公式,阈值可根据路径的估计序列自适应调整,用于译码时的路径生存状态比较,并提早删除不可能路径。实验结果表明,在信噪比为7.5dB的BSC信道下,与硬判决译码相比,误码率下降了17.5%,运行时间下降了70.3%,提高了抗误码性能,降低了时间复杂度。