关于诱捕集的特性分析及其在LDPC码中的应用研究

摘要

LDPC码是一种具有稀疏型校验矩阵的线性分组码。在现代通信系统中，LDPC码是迄今最有希望在各种信道条件下都能获得接近香农限性能的信道纠错编码。然而，中短码长的LDPC码所显示出的错误平层现象限制了LDPC码在磁盘存储和深空通信等对误码率要求极低的通信系统中进一步应用，这一问题逐渐引起学者们的广泛关注。错误平层的产生主要是由LDPC码的Tanner图中一种称为诱捕集的节点拓扑子图引起的。本文围绕诱捕集对错误平层的影响特性展开研究，针对诱捕集的特殊结构，从优化图的结构和改进译码算法两个角度，分别提出了降低错误平层的方法，主要工作概括如下：
　　1、在深入理解诱捕集的概念及其相关理论的基础上，结合其结构特点详细分析了诱捕集对译码性能的影响机理，研究了不同类型诱捕集之间的结构联系以及这种联系在LDPC编译码方面的应用；
　　2、对诱捕集的搜索方法进行了深入研究。在对传统的迭代仿真方法和近期提出的重要性抽样方法进行论述和验证的同时，结合诱捕集和环之间的结构关系，对基于图的诱捕集搜索方法进行了研究：提出了一种基于校验矩阵列的逐点寻找短环的算法，并根据诱捕集的具体结构将其应用于对校验矩阵中潜在的诱捕集进行搜索。仿真实验证明了这三种方法的可行性以及有效性；
　　3、基于诱捕集对LDPC码译码性能的危害，研究了降低错误平层的方法。从优化图结构的角度，提出了一种面向小型诱捕集的消除算法。该算法通过借鉴PEG算法的思想，应用节点置换的方法改变目标节点的邻接情况，从而破坏待消除诱捕集的拓扑结构；进一步从改进译码算法的角度，在深入理解置信传播译码机制的基础上，提出了一种基于诱捕集特定节点的消息删除译码算法，主要通过选择诱捕集中满足一定条件的变量节点并对其进行自信息重置，提高诱捕集的自纠正能力。仿真结果表明，这两种方法都能够有效降低LDPC码的错误平层。

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第一章 绪论

1.1 信道编码的理论依据

1.2 信道编码的发展历程

1.3 LDPC码的研究热点

1.4 本文主要研究工作和内容安排

第二章 LDPC码诱捕集相关理论

2.1 LDPC码概述

2.2 LDPC码中的诱捕集

2.3 本章小结

第三章 诱捕集的搜索算法研究

3.1 LDPC码中的环与诱捕集

3.2 诱捕集的搜索方法

3.3 诱捕集搜索方法的对比实验与分析

3.4 本章小结

第四章 降低错误平层的方法研究

4.1 基于诱捕集优化的LDPC码构造研究

4.2 基于诱捕集优化的LDPC码译码研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文主要的研究成果

5.2 展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果