基于区组设计及编码调制的LDPC码编码技术研究

摘要

随着现代社会语音、图像和其他多媒体业务的迅猛增长，人们对数字通信系统的速度、效率和可靠性提出了越来越高的要求。信道纠错编码技术是保证通信系统传输可靠性的有效手段之一，它不但要能够消除或降低信息错误概率，还要有较低的实现复杂度。 上世纪60年代提出的低密度校验(LDPC)码，是一种校验矩阵为稀疏矩阵的线性分组码。90年代中后期的重新研究发现，它采用迭代译码算法时表现出接近Shannon限的优异性能，且译码算法可以并行操作，因此迅速成为近年来通信编码领域的研究热点。随机构造的LDPC码缺乏系统的分析理论，且编码部分的硬件实现困难，成为LDPC码应用的一个瓶颈，因此许多的结构化LDPC码被相继提出，以简化编码的硬件复杂度和理论分析的难度。 本文采用了区组设计和编码调制两种技术构造结构化LDPC码。采用区组设计的准循环LDPC码通过计算机搜索基本关联向量，其余向量由基本关联向量通过循环移位获得用以构成校验矩阵。这种方法构造的校验矩阵具有准循环结构，编码时便于用简单的线性反馈移位寄存器实现。仿真结果证明，基于这种方法构造的准循环LDPC码工作良好。 编码调制技术是将编码与调制作为一个整体看待来提高系统性能，被认为是信道编码发展中的一个里程碑。本文利用调制比特的不等错误保护特性，将级联SPC码序列中不同等级的子码映射成调制信号不同的比特位置。通过对码的联合界性能分析，调整了调制星座图信号点的相对位置，得到了更好的性能。这种方法构造的LDPC码，编码实现非常简单。采用格码调制技术后性能在误码率为10<'-5>时比不采用格码调制的级联SPC码提高了约2dB。 利用区组设计和编码调制技术构造的结构化LDPC码，编译码复杂度低，硬件实现简单，仿真结果验证其工作性能良好。LDPC码作为信道编码界重要成果之一，是目前距离Shannon限最近的纠错码。随着各种编译码复杂度低、性能良好的结构化码的提出，一个越来越好的LDPC码应用前景已经展现在我们面前。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图目录、表目录、缩略词表、主要数学符号表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1数字通信系统的结构

1.2信道编码技术的发展史

1.3香农信道编码定理

1.4 LDPC码的历史与发展

1.5课题来源与本文的结构

第二章LDPC码基本原理

2.1概述

2.1.1 LDPC码的定义

2.1.2 LDPC码的双向图描述

2.1.3 LDPC码的分类

2.2 LDPC码的构造

2.2.1随机构造的LDPC码

2.2.2半随机LDPC码

2.2.3准循环LDPC码

2.3 LDPC码译码算法

2.4 LDPC码性能分析

2.4.1 LDPC码的环分析

2.4.2密度进化理论

2.4.3 LDPC码的高斯估计

2.5小结

第三章利用区组设计构造准循环LDPC码

3.1引言

3.2常见的准循环LDPC码构造方法

3.3准循环LDPC码的半随机构造

3.3.1部分不完全区组设计

3.3.2基本向量的搜索

3.3.3基本向量的数量

3.4仿真结果及分析

3.5循环分解

3.6小结

第四章基于级联SPC码的编码调制技术

4.1引言

4.2级联SPC码

4.2.1级联SPC码的描述

4.2.2级联SPC码的误码率联合界分析

4.3编码调制技术

4.3.1格码调制技术原理

4.3.2多级编码与比特交织编码调制

4.4基于级联SPC码的编码调制技术

4.4.1级联SPC码的编码调制方案

4.4.2 16-QAM误码率联合界分析

4.4.3仿真结果及分析

4.5 小结

第五章总结

5.1本文总结

5.2对下一步工作的建议和未来研究方向

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果