基于矩阵拆分的RPC解码算法

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随机映射码(Random Projection Code,RPC)是一种盲无缝速率自适应技术,具有发送端无需知道信道状态信息、平滑的传输速率自适应以及高频谱效率等优点。但是RPC的解码过程中需要进行大量卷积运算,计算复杂度过高。因此高速RPC解码器存在设计实现困难的问题,这导致RPC无法应用到高速无线通信系统当中。针对这一问题,本文提出了一种低复杂度的RPC解码算法。该算法能在解码性能不受损害的情况下,以低于传统算法的计算复杂度完成RPC解码。本文首先介绍了RPC的编解码原理,并分析了影响RPC解码算法计算复杂度的因素。通过分析发现,RPC解码过程中的大部分计算是用于校验节点更新,而校验节点更新的计算复杂度取决于RPC权重集及其符号表。在此基础上,本文提出一种低复杂度的RPC解码算法。该算法的基本思想是:将RPC的编码矩阵拆分为若干个较小的编码矩阵,从而把RPC符号视作若干个RPC符号之和。解码器对拆分所得的RPC符号分别进行解码,能够以较低计算复杂度实现校验节点更新。仿真分析表明,本文提出的低复杂度RPC解码算法校验节点更新计算量最低时仅有传统算法的44%,而解码性能仍与传统算法相当。在多接入通信场景中,如果多个用户同时采用RPC进行编码传输,可以将接收信号视作一个RPC符号进行解码,恢复出所有用户传输的信息。该RPC符号的编码矩阵满足拆分条件,因此可以利用本文提出的低复杂解码算法进行解码。分析表明在用户数大于等于4的多接入场景下,低复杂度RPC解码算法能以不到传统算法5%的计算量完成校验节点更新。而且仿真结果显示,两种解码算法的解码性能没有区别,各用户的传输速率能随着信噪比增加自适应增高。本文提出的低复杂度RPC解码算法,能够在性能不受影响的情况下以低于传统算法的复杂度完成解码。采用该算法能够设计出具有更高解码吞吐率的RPC解码器,从而推动RPC在无线通信系统中的应用。
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