低密度校验码的理论分析及在图像传输中的应用研究

论文摘要

1962年,Gallager提出了一种具有非常稀疏校验矩阵的线形分组码,人们称为Gallager码。由于当时计算机水平发展有限和人们普遍认为级联码更易于实现,导致人们逐渐忽视了Gallager码的存在。直到1995年,Mackay、Neal和Wiberg等人对Gallager码重新进行了研究,发现Gallager码具有逼近香农限的性能。通过进一步研究,人们在Gallager码的基础上提出了更具有广泛意义的低密度奇偶校验码——LDPC码。近年来,性能卓越的LDPC码成为信道编码领域的研究热点,它必将在实际系统中得到广泛的应用。 本文对LDPC码的基本理论和应用进行了研究,并通过计算机仿真获得了该码的性能。论文的主要工作包括:首先介绍了LDPC码的定义和分类方法,并归纳了几种常用的LDPC码构造方法和步骤:然后介绍了LDPC码的编码算法,详细介绍了消息传递和置信传播译码算法原理;之后用计算机仿真LDPC码获得了不同条件下的性能曲线,并在实际系统中应用LDPC码,包括对LDPC码在图像传输中的应用做了系统仿真,获得了良好的性能。最后针对LDPC码在图像传输中的应用提出了两种改进方案,包括对图像的重点部位使用不同码率进行重点保护和对图像的重点比特位采用不同码长的重点保护。在获得相同系统性能条件下,两种方案减少了传输时延,提高了系统的频带利用率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• §1.1 选题的背景与意义
• §1.2 低密度奇偶校验码的提出、发展与技术现状
• §1.3 论文主要研究内容及安排
• 第二章 低密度奇偶校验码的分类、构造与编译码算法
• §2.1 低密度奇偶校验码概述
• §2.2 低密度奇偶校验码的分类
• 2.2.1 正则LDPC码
• 2.2.2 非正则LDPC码
• 2.2.3 多元域上的LDPC码
• §2.3 低密度奇偶校验码的构造方法
• 2.3.1 Gallager构造法
• 2.3.2 Mackay的构造法
• 2.3.3 Davey的构造法
• 2.3.4 几何构造法
• 2.3.5 图论构造法
• 2.3.6 群论构造法
• 2.3.7 非正则码的构造
• §2.4 低密度奇偶校验码的编码
• 2.4.1 基于下三角形式校验矩阵的线性编码
• 2.4.2 两种可以实现快速编码的码类
• §2.5 低密度奇偶校验码的译码
• 2.5.1 消息传递（Message Passing）算法
• 2.5.2 置信传播（Belief Propagation）算法
• 第三章 低密度奇偶校验码的仿真与性能分析
• §3.1 LDPC码在AWGN信道下的仿真
• 3.1.1 不同码率编码的性能
• 3.1.2 不同码长编码的性能
• 3.1.3 不同列重编码的性能
• §3.2 LDPC码在瑞利衰落信道下的仿真
• 第四章 低密度奇偶校验码在图像传输中的应用
• §4.1 不同码率LDPC码在图像传输中的性能比较
• §4.2 LDPC码用于图像传输系统的改进方案
• 4.2.1 图像传输系统改进方案的基本原理
• 4.2.2 对图像的重点部位使用不同码率进行重点保护
• 4.2.3 对图像的重点比特位采用不同码长的重点保护
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的主要学术论文
• 学位论文评阅及答辩情祝表