LDPC高效编译码及其组合均衡技术在无线通信中性能的研究

摘要

低密度校验码(Low-Density Parity-Check Codes)是一类可以用稀疏的校验矩阵定义且可用迭代方法译码的线性分组纠错码.它最初由Gallager于1962年提出,近来由于受到Turbo码研究的启发,LDPC码被重新发现并受到编码界的极大关注,己成为目前最热门的研究领域之一.LDPC码和Turbo码以各自的方式实现接近香农极限这一目标.LDPC码具有较大灵活性,描述简单,并且当码长足够长时,LDPC码显示出比Turbo码更为良好的性能.近年来LDPC码作为一种性能优越且具有极大潜在应用价值的纠错编码越来越受到编码学者和工程师们的关注.本文对LDPC码进行了较系统的分析和研究.首先介绍了LDPC码的编码结构,并给出了编码复杂度分析;然后介绍了标准BP译码算法,给出了该算法的理论基础和实现步骤,并在AWGN信道及衰落信道下对其进行性能仿真,研究不同因素对译码性能的影响;为了进一步改善译码性能,本文提出了一种能够消除短周长环路的LDPC编码方法,同时从理论和数值模拟两个方面研究了以信源与信宿为表征的LDPC译码的收敛特性;最后,将LDPC码与信道均衡技术相结合,研究了组合LDPC编码/均衡系统的性能,并对该系统的误码和收敛特性进行了数值仿真.

目录

文摘

英文文摘

承诺书

注释表

第一章 绪论

1.1 Shannon信息理论及信道容量

1.1.1 BSC信道容量

1.1.2 AWGN信道容量

1.2信道编码概述

1.2.1分组码

1.2.2卷积码

1.3 LDPC码的特点及研究情况

1.4本文的主要工作及内容安排

第二章LDPC码的结构及编码

2.1 LDPC码的定义及表示法

2.1.1 LDPC码的稀疏矩阵表示法

2.1.2 LDPC码的Tanner图表示法

2.2 LDPC码的编码

2.2.1高斯消元法

2.2.2基于近似下三角矩阵的有效编码

2.3编码复杂度分析

2.4非正规LDPC码的简介

2.5小结

第三章LDPC码的BP译码算法及性能分析

3.1信息传播置信算法(Message passing)

3.1.1标准置信传播算法(Standard Belief Propagation Algorithm，BP算法)

3.1.2置信译码算法的外部信息(Extrinsic Information)

3.2 BP算法的性能模拟

3.2.1码长对性能的影响

3.2.2迭代译码次数对性能的影响

3.2.3不同信道下的BP算法的性能模拟

3.3构造消环的LDPC码

3.3.1消除环路的方法

3.3.2消除环路仿真结果

3.3.3构造消环的LDPC码的研究情况

3.4 BP译码算法的收敛性

3.4.1以信源为表征的收敛性及模拟结果

3.4.2以信宿为表征的收敛性及模拟结果

3.5小结

第四章LDPC码与均衡技术的结合

4.1码间串扰(ISI)信道

4.1.1符号间干扰的产生

4.1.2具有ISI信道的离散时间模型

4.2信道均衡技术

4.2.1线性均衡器最小均方误差(MMSE)算法

4.2.2判决反馈均衡(DFE)算法

4.3 LDPC码与均衡技术的结合

4.3.1 LDPC码与均衡技术结合的基本原理

4.3.2基于MMSE的线性LDPC均衡算法

4.4 LDPC码与均衡技术的分析和性能仿真

4.4.1 LDPC均衡在ISI信道下的仿真

4.4.2不同数据长度下的系统性能

4.4.3不同迭代次数对系统性能的影响

4.4.4 LDPC均衡的收敛特性

4.5小结

第五章LDPC码及组合LDPC编码/均衡技术的发展趋势与展望

5.1本文的总结

5.2 LDPC码的应用领域以及发展趋势和展望

5.3尚未解决的若干具体问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文