欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

卷积码的 BCJR 译码算法 (四)--计算 β

2023-01-11 22:46 作者:乐吧的数学  | 我要投稿

录制的视频在:https://www.bilibili.com/video/BV1TD4y1W7E3/

前面文章的分析,已经推导出如下这个公式:


P(%5Cpsi_t%3Dp%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%7Cr)%20%20%3D%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bp(r)%7D%20%5Ctimes%20%20%20%20p(%20%5Cpsi_t%3Dp%20%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%20%5Ctimes%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2C%20r_t%20%7C%20%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%5Ctimes%20%20p(r_%7B%3Et%7D%20%7C%20%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%20)%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Ctag%201


进一步简写为


P(%5Cpsi_t%3Dp%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%7Cr)%20%3D%20%5Calpha_t(p)%20%5Cgamma_t(p%2Cq)%20%5Cbeta_%7Bt%2B1%7D(q)%20%20%20%5Ctag%202


其中


%5Cgamma_t(p%2Cq)%20%3D%20%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2C%20r_t%20%7C%20%20%5Cpsi_t%3Dp)


已经可以计算出来。另外,%5Calpha_t(q) 也已经在上一篇文章中推导出来了递归计算的公式。


现在我们来分析一下如何递推计算 %5Cbeta_%7Bt%2B1%7D(p)  (这里我们换了一个字母,把 q 换成了 p,以便后面分析时,状态都是从 p-->q 进行转移的)。

根据前面的公式

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%0A%5Cbeta_t(p)%20%26%3D%20p(r_%7B%3Et-1%7D%20%7C%20%5Cpsi_t%3Dp%20)%20%20%20%5C%5C%20%20%5C%5C%0A%0A%26%3D%20p(r_t%2Cr_%7B%3Et%7D%20%7C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%20%5C%5C%20%5C%5C%0A%0A%26%3D%5Csum_q%20%20p(r_t%2Cr_%7B%3Et%7D%2C%20%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%20%7C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20(%E8%BE%B9%E7%BC%98%E6%A6%82%E7%8E%87%E5%85%AC%E5%BC%8F)%5C%5C%0A%0A%26%3D%5Csum_q%20%20p(r_%7B%3Et%7D%20%20%7Cr_t%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20p(r_t%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%7C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20(%E6%9D%A1%E4%BB%B6%E6%A6%82%E7%8E%87%E5%85%AC%E5%BC%8F)%5C%5C%0A%0A%26%3D%5Csum_q%20%20p(r_%7B%3Et%7D%20%20%7C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq)%20p(r_t%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%7C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20(%E9%A9%AC%E5%B0%94%E5%8F%AF%E5%A4%AB%E6%80%A7)%5C%5C%0A%0A%26%3D%5Csum_q%20%20p(r_t%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%7C%20%5Cpsi_t%3Dp)%20%20p(r_%7B%3Et%7D%20%20%7C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq)%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20(%E8%B0%83%E6%95%B4%E9%A1%BA%E5%BA%8F)%5C%5C%0A%0A%26%3D%5Csum_q%20%20%5Cgamma_t(p%2Cq)%20%20%5Cbeta_%7Bt%2B1%7D(q)%20%0A%0A%5Cend%7Baligned%7D


至此,我们得到了一个递推公式:


%5Cbeta_t(p)%20%3D%20p(r_%7B%3Et-1%7D%20%7C%20%5Cpsi_t%3Dp%20)%20%20%3D%5Csum_q%20%20%5Cgamma_t(p%2Cq)%20%20%5Cbeta_%7Bt%2B1%7D(q)%20%20%5Ctag%203


这个递推公式可以这样想:

t 时刻状态为 p, 且知道 t - 1 时刻之后所有的接收数据,那么,从 t 时刻 p 状态能走到 t+1 时刻多个 q 状态,则这些能走到的路径的概率都加在一起,就是 t 时刻我们关心的 %5Cbeta概率,用下图可以形象地表达出来:


(下图中的 %5Clambda  应该都是 %5Cgamma



举个例子,例如 t=6 时刻,令 t=6 时刻的状态 p=2,根据状态栅格图



从状态 2 可以走到状态 1 和状态 3, 则:

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%0A%5Cbeta_t(p)%20%26%3D%20%5Cbeta_6(2)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_6(2%2Cq)%20%5Cbeta_%7B7%7D(q)%20%5C%5C%0A%0A%5C%5C%0A%0A%26%3D%20%5Cgamma_6(2%2C1)%20%5Cbeta_%7B7%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_6(2%2C3)%20%5Cbeta_%7B7%7D(3)%0A%0A%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%204


然后公式 (4) 中的 %5Cbeta_%7B7%7D(1)%2C%5Cbeta_%7B7%7D(3)  继续用递推公式计算:


%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%0A%5Cbeta_7(1)%20%26%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B0%2C2%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(1%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%5C%5C%0A%0A%5C%5C%0A%0A%26%3D%20%5Cgamma_7(1%2C0)%20%5Cbeta_%7B8%7D(0)%20%2B%20%5Cgamma_7(1%2C2)%20%5Cbeta_%7B8%7D(2)%0A%0A%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%205



%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%0A%5Cbeta_7(3)%20%26%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(3%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%5C%5C%0A%0A%5C%5C%0A%0A%26%3D%20%5Cgamma_7(3%2C1)%20%5Cbeta_%7B8%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_7(3%2C3)%20%5Cbeta_%7B8%7D(3)%0A%0A%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%206


实际上,在计算时,我们 知道是以状态 0 的,所以, %5Cbeta_9(0)%20%3D%201 ,其他状态的概率为 0,所以:


%5Cbeta_9(0)%20%3D%201%20%5C%5C%0A%0A%5Cbeta_9(1)%20%3D%200%20%5C%5C%0A%0A%5Cbeta_9(2)%20%3D%200%20%5C%5C%0A%0A%5Cbeta_9(3)%20%3D%200


在时刻 8:


%5Cbeta_8(0)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B0%2C2%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_8(0%2Cq)%20%5Cbeta_%7B9%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_8(0%2C0)%20%5Cbeta_%7B9%7D(0)%20%2B%20%5Cgamma_8(0%2C2)%20%5Cbeta_%7B9%7D(2)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_8(1)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B0%2C2%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_8(1%2Cq)%20%5Cbeta_%7B9%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_8(1%2C0)%20%5Cbeta_%7B9%7D(0)%20%2B%20%5Cgamma_8(1%2C2)%20%5Cbeta_%7B9%7D(2)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_8(2)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_8(2%2Cq)%20%5Cbeta_%7B9%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_8(2%2C1)%20%5Cbeta_%7B9%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_8(2%2C3)%20%5Cbeta_%7B9%7D(3)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_8(3)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_8(3%2Cq)%20%5Cbeta_%7B9%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_8(3%2C1)%20%5Cbeta_%7B9%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_8(3%2C3)%20%5Cbeta_%7B9%7D(3)


同理,在时刻 7,用时刻 8 的结果来计算:


%5Cbeta_7(0)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B0%2C2%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(0%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_7(0%2C0)%20%5Cbeta_%7B8%7D(0)%20%2B%20%5Cgamma_7(0%2C2)%20%5Cbeta_%7B8%7D(2)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_7(1)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B0%2C2%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(1%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_7(1%2C0)%20%5Cbeta_%7B8%7D(0)%20%2B%20%5Cgamma_7(1%2C2)%20%5Cbeta_%7B8%7D(2)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_7(2)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(2%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_7(2%2C1)%20%5Cbeta_%7B8%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_7(2%2C3)%20%5Cbeta_%7B8%7D(3)%0A%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%0A%5Cbeta_7(3)%20%3D%20%5Csum_%7Bq%20%5Cin%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Cgamma_7(3%2Cq)%20%5Cbeta_%7B8%7D(q)%20%3D%20%5Cgamma_7(3%2C1)%20%5Cbeta_%7B8%7D(1)%20%2B%20%5Cgamma_7(3%2C3)%20%5Cbeta_%7B8%7D(3)


卷积码的 BCJR 译码算法 (四)--计算 β的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律