基于双原模图低密度奇偶校验码的联合信源信道编译码系统优化设计
2021-04-17洪少华许志平刘三亚
洪少华,许志平,刘三亚,王 琳
(厦门大学信息学院,福建 厦门 361005)
随着无线通信技术的发展,移动通信网络将是万物互联的通信网络,其数据业务传输需要高效的编译码方案以满足“超高可靠、超低时延、海量连接”的通信需求.相比于传统的信源信道分离编码技术,联合信源信道编码(joint source-channel coding,JSCC)技术可以更加有效地利用信源或者信道特征,实现数据的高质量及低功耗传输,在一定程度上满足了万物互联核心技术需求,深受广大学者的关注[1-3].
目前,关于JSCC的研究主要集中在两个方面:系统性能界的理论研究[4-10]及具体的设计方案研究[11-22].伴随着理论研究的完善,近年来的JSCC工作更关注于实现方案的研究,包括联合编码设计方案[11-16]与联合译码设计方案[17-23]等.鉴于定长编码不存在错误传播,对噪声信道具有更好的鲁棒性能[24-25],2010年普林斯顿大学的Vincent Poor团队针对非等概信源创新性地将两个定长低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码分别作为信源编码和信道编码,提出基于双LDPC(double LDPC,D-LDPC)码的JSCC系统,有效地降低系统的误比特率(bit error ratio,BER),具有较大的性能增益[26-27].该系统在编码端首先采用定长LDPC码(非结构化的规则LDPC码)对信源进行压缩,接着用另一个LDPC码(非规则LDPC码)作为信道码,在抗差错的同时利于与信源LDPC码形成联合信源信道迭代BP(belief propagation)译码.为了具备原模图LDPC(protograph LDPC,P-LDPC)码优越的瀑布区性能、简单的编译码结构及易于硬件实现的优势[28-33],He等[34]将P-LDPC码引入D-LDPC码的JSCC系统,提出的双P-LDPC(DP-LDPC)码的JSCC系统具有更好的瀑布区性能.近来,研究发现DP-LDPC码的JSCC系……