RA码的构造及RA码中交织器的研究与设计

摘要

目前经典的纠错编码是Turbo码和LDPC码，它们都是接近Shannon限的好码。RA码是一种类Turbo码，同时也是一种LDPC码，它的这种双重身份使它具有一定的灵活性，既可以采用Turbo码的编码方法，也可以采用LDPC的译码方法，因此能够具有两种码的优点。研究证明RA码也具有逼近Shannon限的特性。 本文通过对LDPC码和RA码构造的深入研究，发现基于BP译码的系统RA码编码器中的交织器对译码性能影响巨大，只要交织器参数满足一定关系就能保证其校验矩阵无小环，从而达到很好的译码性能。文章详细介绍了两种简单但高效的RA码交织器--L-交织器和基于线性同余和素数思想的新交织器的构造方法，它们都具有确定的结构。仿真结果显示，在很大的码长和码率范围内基于BP译码的RA码的译码性能非常好。这些确定结构的交织器在短码情况下，能比随机交织器提供更好的性能；而在长码的情况下，也没有损失性能。这些新交织器，不仅优于现今的简单交织器，并且比随机结构交织器具有更确定的结构，因此，对RA码来说是一种更好的选择。 特别地，基于线性同余和素数思想的新交织器具有更好的实用性。它解决了L-交织器限制信息序列长度的问题，适用于任意长度的码字；交织器参数选择更灵活，不像L-交织器过分依赖编码器的其他参数；最重要的是，数学证明采用这种新交织器的RA码校验矩阵没有4、6环，而L-交织器只能保证没有4环，由此不难知道，它能使RA码具有更低的错误平层。 本文还把用于RA码构造的两种交织器应用在RA码的扩展中，提出两种简单的扩展码--RmD码和DRA码。RmD码是通过改变RA码的累加器构造的，DRA码是通过级联两个RA码构造的，并通过对编码器的优化构建基于BP译码的奇偶校验矩阵。得到的RmD码和DRA码不仅能消除4环或6环，而且具有更加灵活的度分布。另外，采用EXIT技术对DRA码的度分布进行优化。仿真结果显示，采用基于图的BP译码时，应用这些交织器的RmD码和DRA码性能均比采用随机交织器要好，并且在采用相同交织器的情况下，RmD码比RA码具有更大的性能增益，中等长度的DRA码比ARA码的错误平层还要低。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、缩略语

声明

第一章 引言

1.1研究背景及其现状

1.2本论文的选题和研究意义

1.3本文使用的信道模型

1.4本论文结构安排及主要成果

第二章 纠错码

2.1纠错码简介

2.1.1 线性分组码

2.1.2 卷积码

2.1.3 级联码

2.1.4系统码

2.1.5交织器

2.2 LDPPC码

2.2.1 LDPC码的定义

2.2.2 LDPC码中的环

2.2.3 LDPC码的结构编码

2.2.4 LDPC码的译码

2.2.5 LDPC码的优缺点

2.3Turbo码

2.3.1Turbo码简介

2.3.2Turbo码的优缺点

2.4本章小结

第三章RA码

3.1 RA码的研究现状

3.2 RA码的编码

3.3 RA码的译码

3.3.1 RA码的Tanner图表示

3.3.2Tanner图实现中的信息传递

3.3.3 RA码达到信道容量

3.4 RA码的扩展码

3.5本章小结

第四章 两种基于交织器的RA码的构造方法及其优化

4.1预备知识

4.1.1 系统RA码的奇偶校验矩阵

4.1.2带有组合器的系统RA码

4.1.3系统RA码的分类

4.1.4 RA码中交织器的设计要求

4.2一种适用于系统规则RA码的交织器的设计及研究

4.2.1 L-交织器的设计方法

4.2.2设计和优化参数

4.2.3 举例说明

4.3一种基于新交织器的RA码的构造及其优化

4.3.1 交织器的设计方法

4.3.2参数选择与优化

4.3.3校验矩阵的环特性证明

4.3.4参数的推广

4.3.5装置的产生步骤

4.3.6 RA码的结构简化

4.4仿真结果与分析

4.4.1 采用L-交织器的仿真结果

4.4.2采用新交织器的仿真结果

4.5本章小结

第五章 交织器设计在扩展RA码中的应用

5.1交织器设计在广义RA码中的应用

5.1.1 广义RA码简介

5.1.2基于交织器的RmD码的构造

5.1.3举例说明

5.1.4仿真结果

5.2一种改进ARA码的设计

5.2.1 基于交织器的DRA码的构造

5.2.2规则系统DRA码的度设计

5.2.3 仿真结果

5.3新交织器在IRA码中的应用

5.4本章小结

第六章 结论和展望

6.1本文工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录

个人简历

在学期间参与的科研项目

攻读硕士学位期间的研究成果