LDPC码固定比特位删除译码算法研究及在大容量光通信中的应用

摘要

LDPC码因其性能逼近香农限并在通信工程中得到成功应用，而引起通信业界的高度重视，相应的译码算法、译码迭代次数和量化方式等成为LDPC码进一步研究的主要课题之一。
　　研究背景涉及信息传输BER性能低至1210到1510，为此必须研究性能更好的LDPC码译码算法。本文首先描述信道编码定理和香农限与编码增益的概念，并对本文在光通信系统中应用的架构进行了介绍。接着介绍了现有的多种LDPC码译码算法：BF译码算法、WBF译码算法、和积译码算法和最小和译码算法等。
　　在现有的LDPC码译码算法基础上，本文提出了一种新的译码算法——固定比特位删除译码算法。尽管该译码算法仅适用于系统码编码，但仍在100Gbps光通信高性能FEC技术中获得了应用。
　　固定比特位删除译码方法原理是：在进行LDPC码编码时，设定特殊信息位为固定值并在发送时予以删除；在接收序列中插入预先删除的固定比特位，形成一个完整的码字对应接收序列进行译码；在BP等迭代译码中保持这些固定比特位的似然值为最大值并不因迭代过程发生变化。
　　在信噪比相对较高时，很多LDPC码由于陷阱集的影响，出现差错平层。固定比特位删除译码算法若选定这些陷阱集为删除位，则可以在译码中打破陷阱集，降低或消除差错平层。
　　可利用LDPC码的性能仿真找出引起差错平层的关键陷阱集比特位置，从而利用本文的固定比特位删除译码算法，使得译码时能跳出陷阱集，使得差错平层被降低或消除，大大的提高LDPC码的译码性能。
　　应用该算法对EG构造的(13299,11285) LDPC码进行性能仿真和分析，研究发现：(13299,11285) LDPC码在误比特性能为10(-11)时，NCG约为9.1dB，冗余度为18.1％，差错平层预计小于10(-12)，并能与光通信的OTU4帧格式匹配。

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缩略语

第一章 绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2光传输系统架构

1.3 LDPC码的发展及研究现状

1.4本文内容要点和结构安排

第二章 纠错码基础理论与LDPC码译码算法

2.1概述

2.2基本概念和定理

2.3 LDPC码的基础知识

2.4比特翻转译码算法

2.5和积译码算法

2.6最小和译码算法

2.7 LDPC码译码算法的优化

2.8 LDPC码译码算法的量化处理

2.9本章小结

第三章 LDPC码译码算法仿真结果及性能评估

3.1仿真环境

3.2仿真程序流程

3.3 LDPC译码算法仿真及性能分析

3.4 LDPC译码算法复杂度分析

3.5本章小结

第四章 LDPC码固定比特位删除译码算法研究

4.1概述

4.2差错平层与陷阱集

4.3固定比特位删除的编译码算法

4.4帧结构与仿真结果

4.5算法评估

4.6本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1本文的主要工作

5.2下一步研究工作

致谢

参考文献

硕士研究生期间的研究成果

个人简历