欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

卷积码的 BCJR 译码算法 (三)--计算 α

2023-01-11 21:01 作者:乐吧的数学  | 我要投稿

录制的视频在:https://www.bilibili.com/video/BV1Ax4y137AL/

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_%7Br%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_%7Br%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。下面来分析另外两项如何计算。

  (这里我们换了一个字母,把 p 换成了 q,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%5Calpha_%7Bt%2B1%7D(q)%20%26%3D%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_%7B%3Ct%2B1%7D)%20%20%20%5C%5C%20%20%5C%5C%0A%26%3D%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_t%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%20%20%5C%5C%20%5C%5C%0A%26%3D%5Csum_p%20%20p(%5Cpsi_t%3Dp%2C%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_t%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%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%26%3D%5Csum_p%20%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_t%7C%5Cpsi_t%3Dp%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%20p(%5Cpsi_t%3Dp%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%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%26%3D%5Csum_p%20%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_t%7C%5Cpsi_t%3Dp)%20p(%5Cpsi_t%3Dp%20%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%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%26%3D%5Csum_p%20%20p(%5Cpsi_t%3Dp%20%2C%20r_%7B%3Ct%7D)%20%20p(%5Cpsi_%7Bt%2B1%7D%3Dq%2Cr_t%7C%5Cpsi_t%3Dp)%20%20%20%5Cquad%20%5Cquad%20%5Cquad%20%20(%E8%B0%83%E6%95%B4%E9%A1%BA%E5%BA%8F)%5C%5C%0A%26%3D%5Csum_p%20%20%5Calpha_t(p)%20%5Clambda_t(p%2Cq)%20%0A%5Cend%7Baligned%7D

至此,我们得到了一个递推公式:

%5Calpha_%7Bt%2B1%7D(q)%20%3D%5Csum_p%20%20%5Calpha_t(p)%20%5Cgamma_t(p%2Cq)%20%20%20%5Ctag%203


这个递推公式可以这样想:t+1 时刻状态为 q, 且知道 t+1 时刻之前所有的接收数据,那么,从 t 时刻有很多个状态能走到 t+1 时刻的 q 状态,则这些能走到的路径的概率都加在一起,就是 t+1 时刻我们关心的 %5Calpha 概率,用下图可以形象地表达出来:





举个例子,例如 t=6 时刻,令 t+1=7时刻的状态 q=3,根据状态栅格图,有状态 2 和状态 3 会转移到状态 3


则:

%5Cbegin%7Baligned%7D%20%5Calpha_%7Bt%2B1%7D(q)%20%26%3D%20%5Calpha_7(3)%20%3D%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_6(p)%20%5Cgamma_6(p%2C3)%20%5C%5C%20%5C%5C%20%26%3D%20%5Calpha_6(2)%20%5Cgamma_6(2%2C3)%20%2B%20%5Calpha_6(3)%20%5Cgamma_6(3%2C3)%20%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%204


然后公式 (4) 中的 %5Calpha_6(2)%2C%5Calpha_6(3)  继续用递推公式计算:


%5Cbegin%7Baligned%7D%20%5Calpha_6(2)%20%26%3D%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B0%2C1%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_5(p)%20%5Cgamma_5(p%2C2)%20%5C%5C%20%5C%5C%20%26%3D%20%5Calpha_5(0)%20%5Cgamma_5(2%2C2)%20%2B%20%5Calpha_5(1)%20%5Cgamma_5(3%2C2)%20%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%205


%5Cbegin%7Baligned%7D%5Calpha_6(3)%20%26%3D%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_5(p)%20%5Cgamma_5(p%2C3)%20%5C%5C%20%5C%5C%20%26%3D%20%5Calpha_5(2)%20%5Cgamma_5(2%2C3)%20%2B%20%5Calpha_5(3)%20%5Cgamma_5(3%2C3)%20%5Cend%7Baligned%7D%20%20%20%5Ctag%206


实际上,在计算时,我们知道是从状态 0 开始的,所以,%20%5Calpha_0(0)%20%3D%201 ,其他状态的概率为 0,所以:

%5Calpha_0(0)%20%3D%201%20%5C%5C%20%5Calpha_0(1)%20%3D%200%20%5C%5C%20%5Calpha_0(2)%20%3D%200%20%5C%5C%20%5Calpha_0(3)%20%3D%200


在时刻 1:

%5Calpha_1(0)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B0%2C1%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_0(p)%20%5Cgamma_0(p%2C0)%20%3D%20%5Calpha_0(0)%20%5Cgamma_0(0%2C0)%20%2B%5Calpha_0(1)%20%5Cgamma_0(1%2C0)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_1(1)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_0(p)%20%5Cgamma_0(p%2C1)%20%3D%20%5Calpha_0(2)%20%5Cgamma_0(2%2C1)%20%2B%5Calpha_0(3)%20%5Cgamma_0(3%2C1)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_1(2)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B0%2C1%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_0(p)%20%5Cgamma_0(p%2C2)%20%3D%20%5Calpha_0(0)%20%5Cgamma_0(0%2C2)%20%2B%5Calpha_0(1)%20%5Cgamma_0(1%2C2)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_1(3)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_0(p)%20%5Cgamma_0(p%2C3)%20%3D%20%5Calpha_0(2)%20%5Cgamma_0(2%2C3)%20%2B%5Calpha_0(3)%20%5Cgamma_0(3%2C3)


同理,在时刻 2,用时刻 1 的结果来计算:

%5Calpha_2(0)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B0%2C1%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_1(p)%20%5Cgamma_1(p%2C0)%20%3D%20%5Calpha_1(0)%20%5Cgamma_1(0%2C0)%20%2B%5Calpha_1(1)%20%5Cgamma_1(1%2C0)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_2(1)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_1(p)%20%5Cgamma_1(p%2C1)%20%3D%20%5Calpha_1(2)%20%5Cgamma_1(2%2C1)%20%2B%5Calpha_1(3)%20%5Cgamma_1(3%2C1)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_2(2)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B0%2C1%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_1(p)%20%5Cgamma_1(p%2C2)%20%3D%20%5Calpha_1(0)%20%5Cgamma_1(0%2C2)%20%2B%5Calpha_1(1)%20%5Cgamma_1(1%2C2)%20%20%20%5C%5C%20%5Cquad%20%5C%5C%20%5Calpha_2(3)%20%3D%20%20%5Csum_%7Bp%20%5Cin%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%7D%20%20%20%5Calpha_1(p)%20%5Cgamma_1(p%2C3)%20%3D%20%5Calpha_1(2)%20%5Cgamma_1(2%2C3)%20%2B%5Calpha_1(3)%20%5Cgamma_1(3%2C3)



卷积码的 BCJR 译码算法 (三)--计算 α的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律