熵编码与LDPC码联合信源信道译码研究

摘要

随着无线通信技术的广泛应用，各种多媒体业务应运而生并获得快速发展，多媒体数据传输已成为通信业务的主流。多媒体通信传输的数据量十分庞大且面临复杂多变的信道环境。因此，多媒体应用对通信系统的有效性和可靠性提出了更高的要求。为更好的解决这个问题，联合信源信道译码（joint source channel decoding,JSCD）技术被提出。相较于分离信源信道译码（separate source channel decoding,SSCD），JSCD可在保证通信系统有效性的前提下，进一步提高其可靠性，为下一代通信体制提供技术支撑。论文以国防预研项目为背景，针对熵编码与低密度奇偶校验（low-density parity-check,LDPC）码的JSCD技术进行了深入研究。
　　论文首先概述了LDPC码的基本原理及其主要的编译码算法，分析了解调器的硬判决译码方法。然后研究了基于BCJR（Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv）算法的Huffman码软输入软输出（soft-in soft-out,SISO）译码算法，提出一种改进的Huffman码与LDPC码的JSCD方法。该方法使Huffman-SISO译码器在译码过程中只采用一次BCJR算法，具有较低的实现复杂度。仿真实验结果表明，该方法较Huffman码与LDPC码的SSCD可获得约0.25dB的增益。随后对算术码（arithmetic codes,AC）展开了深入研究，分析了算术码的编译码原理及其实现方法，同时论述了纠错算术码的编码原理和检错机制，并对算术码的安全性进行研究，提出了一种多进制安全算术编码方法。该方法利用密钥改变信源符号在编码区间中的位置，在不影响压缩效率的情况下，可有效抵抗密文和选择性明文的攻击。最后针对AC-SISO译码器的实现方法，研究了BCJR和Chase-type两种算法。理论分析及仿真实验结果表明，基于Chase-type算法的AC-SISO译码器具有更低的运算复杂度且不影响压缩效率，进而提出了一种算术码与LDPC码的迭代JSCD方法。该方法通过在AC-SISO译码器与LDPC码译码器之间相互传递信息位的可信度来提高译码的性能，较算术码与LDPC码的SSCD方法可获得约0.2dB的增益。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容和章节安排

第2章 LDPC码的编译码算法

2.1 LDPC码的基本原理

2.2 LDPC码的编码算法

2.3 LDPC码的译码算法

2.4本章小结

第3章 Huffman码与LDPC码的联合译码研究

3.1信息论基础

3.2 Huffman码

3.3 Huffman码的软入软出译码

3.4软入软出Huffman码的联合译码

3.5本章小结

第4章 算术码的检错原理及安全性研究

4.1算术码的编码原理

4.2纠错算术码

4.3算术码的安全性

4.4本章小结

第5章 算术码与LDPC码的迭代联合译码研究

5.1基于BCJR算法的算术码软入软出译码

5.2基于Chase-type算法的算术码软输入译码

5.3软入软出算术码的迭代联合译码

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢