概率解碼

概率解碼

概率解碼(probabilistic decoding)對卷積碼解碼的一種方法。它是利用通道的統計特性,通過直接比較最小距離或計算最大似然函數(最大概率)的方法以譯出發送的碼字,故稱概率解碼。主要有維特比最大似然解碼演演算法、費諾序列解碼演演算法。前者適用於對短約束長度的卷積碼解碼,後者適用於對長約束長度的碼解碼。

定義


二進位分組碼C,任意一個碼字 , , 。若發送端發送的碼字為,經過傳輸映射和BPSK調製后變為;再通過有雜訊干擾通道,最後到達接收端。接收端對它進行解調處理,輸出判決信號r,並送到通道解碼器。是通道解碼器的接收信號。把解碼器譯錯的碼字設為e,則解碼錯誤概率為。解碼的誤字率,其中P(r)為r的概率,它與雜訊通道的統計特性有關,而與解碼演演算法無關,因此有如下等價關係
使得 最大的解碼就是最大后驗概率解碼,它是一種最佳解碼。

分類


概率解碼方法主要有維特比(Viterbi)最大似然演演算法,費諾(Fano)序列解碼演演算法等。維特比演演算法對具有短約束長度的碼十分有效.設備簡單,可達到 的誤碼率。但對於約束長度大的碼,則維特比法就使解碼器過於複雜而不適用了。費諾演演算法有實用價值,它的誤碼率可達,可用計算機排出程序來實現,也可用專用計算機作為解碼器。

相關計算


表示解碼后所得碼字,最大后驗概率(Maximum a Posteriori,MAP)解碼也可表示為,這是一種後向轉移概率,從接收端信息判斷發送端信息的概率。稱為最大似然(Maximum Likelihood,ML),是一種前向轉移概率,從發送端信息判斷接收端信息的概率,或稱先驗概率。
實際情況中一般只知道先驗概率,解碼時真正需要得到的是從收到的信息判斷發送信息的后驗概率。由貝葉斯公式,有 可知
為全概率,是由通道特性決定的。由此可根據接收值及發送碼元計算后驗概率,接收碼元最有可能的取值是使得 概率最大時的發送碼元值。