迭代译码
译码方式
迭代译码时一种基于置信度的译码方式。
背景
从Shannon新到编码定理可知,要达到或接近信道容量C,应该采用无限长的随机码,而译码应该采用最大似然译码(MLD)。但是,采用随机编码,使码长趋于无穷大并且采用最大似然译码将会使系统的复杂度和延时变得太大,无法在实际中使用。因此,必须研究新的编码方案。信道编码理论的研究主要分两个方面:一是构造码长长、渐进特性好的码;另一个是译码复杂度可接受的最大似然译码。在编码理论的最初阶段,人们一直倾向于用代数方法来实现差错控制编码,提出了Hamming码、卷积码、RS码等经典编码方法。然而最终能够逼近Shannon容量限的却是被称为Turbo-like的一类码,包括Turbo码、LDPC码、RA码等。这类码的特点在于都部分地引入了随机编码的思想,即Turbo码的交织器和LDPC码的自交织功能,并且它们的码长都较长,译码均采用了接近最大后验概率译码的迭代译码算法。
传统的译码是基于基于硬判决的译码,对从信道接收到的信息,首先经过解调器产生硬判决结果,再输入到译码器进行译码。这种方式下,译码的速度固然很快,但是由于硬判决会损失掉大部分的信息,因而其性能比较差。而与此相对应的是迭代译码所要求的输入 以及它产生的输出信息都是软信息,不仅包括了判决的符号,也包含了对判决符号的置信度。这些软信息的利用,极大提高了译码性能,使得译码可以迭代进行,充分发掘接收的信息。
基本原理
迭代译码的思想最早出现在Gallager提出的LDPC码的论文中。在那里,他提出了一种基于概率的译码方法。该方法对每个比特建立校验集合树,并层层递推下去,这实际上蕴含了迭代的思想。然而,直到Turbo码被发明以后,迭代译码的好处才真正被人们所认识,并由此直接导致了LDPC码的重新被重视。
对于Turbo码和乘积码,由于使用了两个或多个子码,译码可以以迭代的方式进行:先对一个子码译码,再把该译码器的输出结果送到另一个译码器的输入端,进行第二个子码译码,然后把第二个译码器的输出结果再送到第一个译码器的输入端,如此反复迭代,直到达到一定的迭代次数。由于一个译码器的输出作为另一个译码器的输入若子译码器采用软判决,则必然要求译码器也是采用软输出的,所以子译码器一般要求采用软输入/软输出译码器。
贡献
Turbo码迭代译码的提出后,不仅被用于级联码或乘积码的译码,更是作为一种思想广泛地应用到了信道均衡、多用户检测等其他领域。迭代译码的另外一个重要贡献在于,它引起了人们对于LDPC码的重新发现。
正是由于迭代译码的这种思想,它才会广泛应用于通信的各个领域。虽然,由于迭代会造成时间上的延迟,但是,可以看到随着处理器能力的提升,以及各种专用芯片的使用,这种延迟被越来越缩短了,迭代的思想会进一步扩展到通信的更宽的领域之内。
参考资料
最新修订时间:2022-09-27 15:17
目录
概述
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