外文翻譯--基于非二進(jìn)制不規(guī)則重復(fù)累加編碼的有效帶寬調(diào)制編碼

1、.外文資料.中文翻譯 基于非二進(jìn)制不規(guī)則重復(fù)累加編碼的有效帶寬調(diào)制編碼摘要使用非二進(jìn)制低密度奇偶校驗（LDPC）編碼和隨機(jī)陪集映射，Bennatan 和 Burshtein在置信傳播（BP）解碼條件下構(gòu)造有效帶寬調(diào)制編碼，具有很高的性能。然而,由于LDPC碼的隨機(jī)性質(zhì),一些著作中已發(fā)表的大部份的好的LDPC碼的發(fā)現(xiàn)沒有一個簡單的編碼結(jié)構(gòu)。因此，那些LDPC編碼方式的難度可以用O(N2)表示，N表示代碼的長度。為了減少編碼的難度，這篇論文提出了利用非二進(jìn)制不規(guī)則重復(fù)累（IRA）加編碼的時變特性和隨機(jī)陪集映射進(jìn)行帶寬效應(yīng)調(diào)制。這種時變特性和隨機(jī)陪集映射使得它在解碼器信息的密度有排列不變性和對稱性。

2、在高斯近似的情況下，非二進(jìn)制IRA外在信息傳遞（EXIT）圖表得到了發(fā)展，一些不同的頻譜效率的碼型已經(jīng)基于EXIT圖表設(shè)計出來了。此外,通過選擇適當(dāng)?shù)姆墙y(tǒng)一的信號星座,所構(gòu)造的編碼天生就能獲得良好的性質(zhì)，所得的,甚至不需要再單獨的編碼。仿真結(jié)果表明,文中提出的代碼不僅要有簡單的編碼方案,但也有引人注目的表現(xiàn),那是比構(gòu)造使用非二進(jìn)制 LDPC碼更好。索引詞有效帶寬編碼，陪集碼型，外部信息傳遞(EXIT)圖表,不規(guī)則重復(fù)累加（IRA）編碼，迭代解碼，低密度奇偶校驗（LDPC）編碼。I.簡介 低密度奇偶校驗（LDPC）編碼首先是由Gallager與1963年提出的，并通過了其他一些研究人員的檢驗。L

3、DPC碼是一類線性分組碼,吸引了越來越多的編碼領(lǐng)域人員的重視，因為他們具有基于建立在置信傳送BP)算法在圖形表示法的代碼迭代譯碼性。LDPC碼設(shè)計容量達(dá)到 Tanner 圖表要求的優(yōu)化分布的程度,這樣BP譯碼器,可以保證收斂在一個有限的號碼的譯碼迭代。為獲得良好的LDPC碼邊緣分布有好幾種方法已被提出。密度的演變理論的提出給了分析二進(jìn)制LDPC碼重要的幫助。密度演化提供在 BP譯碼器的跟蹤降晰函數(shù)的概率密度函數(shù)(pdfs)的信息,并計算準(zhǔn)確的信噪比(SNRs)的門閾的漸近大的數(shù)據(jù)塊長度。該基于密度演化設(shè)計的代碼明顯接近信道容量。 另一種設(shè)計二進(jìn)制LDPC碼方法是根據(jù)在BP譯碼器下記錄相似性（L

4、LR）的pdf函數(shù)的高斯近似性。在該方法中,LLR的pdf函數(shù)是近似于一個對稱的高斯分布。如果,分布函數(shù)f(w)是對稱的。對于高斯分布，它的對稱性就意味著它的平均值m和方差滿足=2m。因此，可以用一個單獨的參數(shù)表示一個對稱的高斯分布。照這樣，用一維變量的思路變量而不是真正的密度函數(shù)就便于實現(xiàn)了。這種性質(zhì)在11和12中得到了應(yīng)用，并且對信息傳遞(EXIT)圖表的研究來說是至關(guān)重要的。 現(xiàn)在大多一些著作中提出的LDPC碼的設(shè)計集中于二進(jìn)制碼和二進(jìn)制輸入端,即二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。為了設(shè)計有效帶寬的調(diào)制方案的碼型，人們又提出了基于二進(jìn)制LDPC碼結(jié)構(gòu)碼的多層次的編碼(MLC)和位交叉編碼調(diào)

5、制(BICM)方案13,這個方案中二進(jìn)制LDPC碼是作為結(jié)構(gòu)碼。Gallager定義使用模q運算的為q-aryLDPC碼。非二進(jìn)制的LDPC碼也被在14和15考慮,只不過只有二進(jìn)制輸入被考慮在內(nèi)。 另一種變換方法來設(shè)計有效帶寬調(diào)制編碼,從非二進(jìn)制LDPC出發(fā)，直接將非二進(jìn)制碼映射到信道符號。在最近一項研究16中，通過GF(q)非二進(jìn)制LDPC碼廣泛應(yīng)用與有效帶寬調(diào)制方案，他通過隨機(jī)陪集指向q-ary信道符號的映像映射GF(q)碼符號。采用二進(jìn)制LDPC碼時，通常在具有加性高斯白噪聲(AWGN)信道上使用的BPSK。同樣的，使用非二進(jìn)制LDPC碼時，最簡單的方法是采用脈沖幅度調(diào)制(QAM)方案，

6、然而，在等概率均勻間隔星座調(diào)制下，調(diào)制碼在高信噪比(SNR)的條件下波形損失達(dá)到了1.53dB,為了減少波形損失，傳統(tǒng)的方法是分別設(shè)計糾錯碼和波形碼17。采用隨機(jī)陪集映射的GF(q)LDPC碼得好處是沒有了加性波形碼，這種性質(zhì)使得在仔細(xì)選擇信號波形圖情況下能夠使波形增益。兩種方法這篇文章提出了選擇信號星座的兩種方法。第一種方法是量化映射，這種方法是基于19和20的思路。量化映射一般是指,不是一對一和非均勻的(可能性)分布使得接近于非對稱信道的容量。第二種方法是基于在非均勻星座點間距點上，如同在21和22所提出的。在本文中,我們利用第二種方法,即非均勻的間距信號星座,設(shè)計有效帶寬調(diào)制編碼?，F(xiàn)在文

7、獻(xiàn)中已找到的大多數(shù)好的LDPC碼,雖然提供近似信道容量性能,但是有一個隨機(jī)生成的奇偶校驗矩陣,并沒有一個簡單的編碼結(jié)構(gòu)。因此,那些隨機(jī)LDPC編碼復(fù)雜度高達(dá),N是碼字長。為了設(shè)計簡單的編碼器,文獻(xiàn)23在二進(jìn)制情況下設(shè)計了另一種碼型,稱為不規(guī)則的重復(fù)累加(IRA)碼。二進(jìn)制IRA碼可視為一些重復(fù)碼和一個積累碼的串行連接。IRA碼不但具有很簡單的編碼器而且迭代解碼誤碼性能良好23-26。由于二元IRA碼編碼器結(jié)構(gòu)簡單，二進(jìn)制IRA碼碼在有效帶寬調(diào)制中一直作為基本的糾錯碼27-29。這文獻(xiàn)30首先提出了一種非二進(jìn)制累加碼,其中只考慮了BPSK調(diào)制情況。在本文中,我們利用隨機(jī)陪集映射將二進(jìn)制IRA碼推

8、廣到GF(q)IRA碼。我們指的是類同陪集GF(q)IRA碼調(diào)制碼的構(gòu)造編碼。兩項主要技術(shù)已廣泛應(yīng)用于構(gòu)造調(diào)制編碼。第一種方法是通過過去常用的來說明累加碼的時變特點的隨機(jī)生成的序列的來延長原始的時不變累加碼使之成為時變累加碼。在這種情況下,累加碼的時變特點使得譯碼器信息密度具有序列不變的性質(zhì)。第二種方法是使用一個隨機(jī)陪集映射,文獻(xiàn)16已經(jīng)提出。這隨機(jī)陪集映射產(chǎn)生一種類似輸出對稱,這是通常的分析LDPC碼中所要求的。對稱性和序列不變及性質(zhì)使譯碼器的信息密度近似正態(tài)分布。時變積累加碼是新型碼，有著重要的應(yīng)用，與時不變碼相比不僅簡化分析,還在性能上有重大改進(jìn)。確切地說,如果累加碼沒有時變特點,那么它

9、在分析中也就不會有序列不變性質(zhì)了。在這種情況下,迭代譯碼器LLR密度無法描繪成一個單一的參數(shù),其設(shè)計可能有非常高的的復(fù)雜性。此外,非平穩(wěn)時變特點,導(dǎo)致了符號級排列(排列元素到另一個領(lǐng)域元素)在每一個Tanner的邊緣結(jié)果在另一程度上引起隨機(jī)邊界的隨機(jī)性。與時變累加碼相比，這額外的隨機(jī)性程度對其性能作了明顯的改善。針對解碼陪集GFqIRA調(diào)制編碼提出了兩種類型的解碼器。第一類是基于BP算法算法,如同GFqLDPC編碼16一樣。第二一個運用的BCJR算法(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv)31,連帶的解碼所有Tanner表中的寄存節(jié)點。根據(jù)我們的仿真,這兩種算法性能大體相同。在找一

10、個高效的算法來計算GF(q)LDPC碼密度演變16方面仍是空白。這是由于即在一個非二進(jìn)制 BP譯碼器的信息是多維向量而不是標(biāo)量值。為跟蹤LLR信息的密度、存儲密度的存儲器的大小是q-1指數(shù)級別的。例如,每個維度用100量化電平,存儲8陣列碼的存儲器數(shù)量大約是。在我們所提出的陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼,我們面臨著計算密度演化的問題。因此,在本文中,我們不使用密度演化設(shè)計編碼。與之相反，我們考慮外在信息傳遞(EXIT)圖表來設(shè)計陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼。二進(jìn)制LDPC編碼一般是采用EXIT圖表而設(shè)計的,EXIT圖表是基于高斯近似密度演化。正如我們已經(jīng)如上所述,在GF(q)IRA調(diào)制編碼再BP

11、解碼的消息滿足對稱性和序列不變的性質(zhì)。這兩種性質(zhì)的使得它近似高斯分布密度,從此允許使用EXIT圖表來分析GF(q)IRA調(diào)制編碼。通過使用EXIT表我們可以設(shè)計具有不同的頻譜效率的GF(q)IRA調(diào)制編碼,即:8、6、5、4、2位/ s /赫茲。仿真結(jié)果表明,文中提出的編碼不止有簡單的編碼器,但也有比非二進(jìn)制 LDPC編碼這更好的性能16。根據(jù)我們所掌握的知識,本文提出了幾種最好的編碼。例如,在文獻(xiàn)16中提出的8、6位/s /赫茲的陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼是最好的編碼。基于我們的第VI部分的仿真結(jié)果,我們得出結(jié)論:所提出的具有相同的頻譜效率編碼比早先的兩個編碼好。本文結(jié)構(gòu)如下。首先,我們在

12、第二部分介紹陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼。在第三部分介紹陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼的迭代解碼。第四部分提出了陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼的高斯近似。 在第五部分,我們討論利用EXIT圖表設(shè)計陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼。第六部分,提出了一些代碼基于EXIT圖表設(shè)計的編碼和仿真結(jié)果。最后,第七部分給出了結(jié)論。II、陪集GF(q)IRA調(diào)制編碼A、編碼器該編碼方案是將(23)中的二進(jìn)制不規(guī)則重復(fù)累加(IRA)碼延伸到Galois領(lǐng)域GF(q)。此外,我們也通過GF(q)將源時不變二進(jìn)制累加碼延伸到一個時變累加碼。圖1是基于時變累加碼的編碼器。這個編碼包含K個符號,并通過設(shè)備后產(chǎn)生P奇偶符號。通過GF(q)的代碼如下： (1)我們定義碼長N=K+P。信息符號首先按順序輸入一個串/并轉(zhuǎn)換器,在圖1所示。輸出于是根據(jù)重復(fù),這里,并且。fi代表一小部分不斷重復(fù)i次的信息符號。重發(fā)器輸出的總的符號數(shù)是。我們假設(shè)Q是個整數(shù)，重復(fù)的信息符號是間隔的并輸入到一個并/串轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生一個交錯序列。交錯序列z再輸入到一個時變累加編碼。時變累加編碼有一個時變轉(zhuǎn)移功能，它是通過三個隨機(jī)序列發(fā)生器,描述。這些隨機(jī)序列發(fā)生器都是基于GF(q)0和均勻分布的獨立恒等分布(i.i.d)。序列g(shù)是交錯序列z的符號-符號相乘，序列g(shù)'和g"與輸出設(shè)備同步，著將