基于協(xié)作網(wǎng)的RS碼分布式軟判決譯碼算法.pdf

1、Reed-Solomon(RS)碼擁有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇鷶?shù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域，其譯碼算法，特別是軟判決譯碼算法的研究廣受關(guān)注。但由于譯碼復(fù)雜度和譯碼功耗比較高，RS碼在移動(dòng)蜂窩網(wǎng)、ad hoc等能量敏感的協(xié)作通信系統(tǒng)中應(yīng)用較少。降低譯碼復(fù)雜度是RS碼亟待解決的問(wèn)題。 Jiang和Narayanan提出了一種SSID算法，該算法利用RS碼的循環(huán)特性將碼字隨機(jī)循環(huán)位移后參與置信傳播(belief pr

2、opagation，BP)迭代譯碼過(guò)程，獲得了良好的性能。在現(xiàn)有的協(xié)作通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)方式主要有AF和DF兩種。實(shí)驗(yàn)證明，在系統(tǒng)總迭代次數(shù)不變的情況下，合理的分配中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的迭代次數(shù)可以大大改善系統(tǒng)的譯碼性能。在研究了現(xiàn)有的兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式的特點(diǎn)后，我們提出了一種區(qū)別于AF、DF的新的轉(zhuǎn)發(fā)模式--部分譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(PDF)。PDF下的中繼節(jié)點(diǎn)部分的完成譯碼工作，提高了中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送碼字的可靠性，同時(shí)不需要再編碼。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式采用

3、SSID算法作為基本譯碼算法，并在中繼節(jié)點(diǎn)處做了如下修改：中繼節(jié)點(diǎn)在內(nèi)、外層迭代達(dá)到停止條件時(shí)，不宣布譯碼失敗，而是將迭代得到的每bit的對(duì)數(shù)似然比(LLR)進(jìn)行判決，LLR絕對(duì)值較大的bit判定為0或1，LLR絕對(duì)值較小、可靠性較低的節(jié)點(diǎn)設(shè)為刪除，這樣形成了包含0、1和刪除的三元碼。中繼節(jié)點(diǎn)將三元碼轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的碼字和三元碼按幅度疊加，對(duì)得到的新序列進(jìn)行譯碼。仿真結(jié)果表明，由于中繼節(jié)點(diǎn)的分集作用以及刪除信息的引

4、入，PDF方式的性能優(yōu)于相同發(fā)送功率、相同譯碼功率下的無(wú)中繼方式、AF方式和DF方式。 協(xié)作通信系統(tǒng)的另一個(gè)重要指標(biāo)是系統(tǒng)的生存時(shí)間，生存時(shí)間與系統(tǒng)總能量消耗和能量平衡有關(guān)。本文在詳細(xì)討論了影響SSID算法復(fù)雜度的因素后，提出基于RS碼的改進(jìn)的BP算法一能量自適應(yīng)BP算法(energy adapted BP，EABP)。EABP算法將SSID內(nèi)、外層迭代停止條件由原來(lái)的固定值改為與譯碼節(jié)點(diǎn)能量相關(guān)的變量。節(jié)點(diǎn)能量較高時(shí),迭代次數(shù)

5、較多，譯碼性能相應(yīng)提高；反之，節(jié)點(diǎn)能量較低時(shí)，迭代次數(shù)減少，譯碼性能下降。這種算法在節(jié)點(diǎn)能量保持和譯碼性能之間折中，使得節(jié)點(diǎn)的譯碼復(fù)雜度大大降低，同時(shí)將譯碼性能的下降控制在可接受范圍內(nèi)。由于EABP能夠根據(jù)節(jié)點(diǎn)本身能量調(diào)整譯碼負(fù)擔(dān)，保持節(jié)點(diǎn)能量，這種算法在協(xié)作網(wǎng)中能夠動(dòng)態(tài)地控制中繼節(jié)點(diǎn)的譯碼功耗，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量分配趨于均衡，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，PDF模式的譯碼性能優(yōu)于無(wú)中繼系統(tǒng)、AF和DF；采用EABP算法的