LDPC码串行译码算法研究

摘要

随着对高效可靠的数字传输和存储系统的需求日益增长，低密度奇偶校验码（Low-Density Parity-Check, LDPC）以其逼近香农限的纠错性能、低复杂度的译码算法和易于硬件实现的特点成为编码界的研究热点，并在光纤通信、移动和固定无线通信、磁/光存储等领域得到广泛的应用。本文对LDPC码的理论、应用及串行译码算法进行了深入地研究，主要内容涉及影响LDPC码译码的几个关键因素、动态串行译码算法、静态串行译码算法、收敛速度和纠错性能等方面。
　　本研究主要内容包括：⑴系统地概述了信道编码的理论和LDPC码发展及其相关理论基础，详细分析了BP译码算法以及影响LDPC码译码的因素。⑵论述了两类串行译码算法：动态串行译码算法，又称为动态消息调度策略（IDS），包括RBP译码算法，NW-RBP译码算法，IVC-RBP译码算法；静态串行译码算法，主要包括LBP译码算法，梳洗译码算法，M2I2-based译码算法。讨论了每种算法的特点、译码步骤和具体算法流程。详细分析了他们克服陷阱集的机理，并对它们的混合调度算法进行了阐述。用仿真的方法，对每种译码算法的收敛速度、复杂度和纠错性能进行了比较研究。⑶设计实现了两种静态串行译码算法：基于错误图样的LDPC码译码算法，该算法采用概率统计的方法，计算Tanner图中每条边在RBP译码过程中更新次序的均值，根据均值排序，产生出LDPC码的译码调度序列。与LBP算法相比，该算法在收敛速度和译码性能方面表现更为优异；针对M2I2-based算法贪婪性的问题，提出了一种改进的译码算法，该算法基于互信息的增量对校验节点进行排序，译码器根据排好的序列，基于校验节点进行译码。这种译码方式使更多的变量节点得到有效的信息，从而正确译码。仿真结果表明该算法有效地提高了译码性能。

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第一章 绪论

1.1数字通信系统

1.2信道编码

1.3本文主要工作及论文安排

第二章 LDPC码概述

2.1 LDPC码的定义及表示

2.2规则和非规则的LDPC码

2.3置信传播译码算法

2.4影响LDPC码译码性能的一些因素

2.5本章小结

第三章 LDPC码串行译码算法

3.1动态串行译码算法

3.2静态串行译码算法

3.3混合调度译码算法

3.4几种译码算法的复杂度及性能比较

3.5 本章小结

第四章 两种改进的LDPC码译码算法

4.1基于错误图样的译码算法

4.2基于校验节点和互信息增量的译码算法

4.3 本章小结

结束语

参考文献

致谢

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