低密度奇偶校验码编码算法的研究

论文摘要

LDPC编码是提高通信质量和数据传输速率的关键技术。LDPC码应用于窄带通信系统是本课题的研究重点。窄带通信要求在LDPC码长尽量短、码率尽量高及硬件可实现的前提下,结合连续相位MSK调制,满足归一化信噪比SNR=2dB时,误码率BER＜10-5。本文主要研究基于课题背景的LDPC码的编码方案。LDPC码应用的最主要问题在于其编码的高复杂度。因此,论文对LDPC码的研究旨在通过对编码方案的改进和校验矩阵的构造两个方面去降低其复杂度。论文首先研究了LDPC的编码方法,循环码或准循环码的编码方法和迭代编码方法利用校验矩阵的自身特性,例如循环结构或下三角结构等,可直接利用校验矩阵编码,有效的降低了编码复杂度。课题主要是针对这两种编码方法提出了改进的校验矩阵构造算法。针对校验矩阵的构造重点研究并分析了几种典型的校验矩阵构造算法,并基于已有的校验矩阵构造算法的缺陷,提出了3种改进的非规则LDPC码校验矩阵的构造算法,根据这三种改进的算法构造的校验矩阵均具有纠错能力强,编码结构简单及易于硬件实现等优点。论文最后基于课题背景,针对实际系统的预期指标,通过对多种矩阵构造算法的预选方案及影响LDPC码性能参数仿真分析,提出了LDPC码的编码的初步方案,为下一步硬件实现提供一个参考方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 LDPC码的发展现状
• 1.2.1 LDPC码的理论研究发展现状
• 1.2.2 LDPC码在实际应用方面的发展现状
• 1.3 论文结构安排
• 第2章 LDPC码基本原理及编码方法
• 2.1 LDPC码基本原理及分类
• 2.1.1 规则LDPC码和非规则LDPC码
• 2.1.2 二元LDPC码和多元LDPC码
• 2.1.3 随机构造LDPC码和结构构造LDPC码
• 2.2 LDPC码的编码方法
• 2.2.1 基于高斯消去的编码方法
• 2.2.2 LDPC码的有效编码方法
• 2.2.3 基于删除信道的LDPC码的迭代编码方法
• 2.2.4 具有循环或准循环结构的LDPC码的编码方法
• 2.2.5 构造半随机校验矩阵的编码
• 2.3 本章小结
• 第3章 LDPC码的密度进化理论
• 3.1 信道容量与香农限
• 3.1.1 信道容量的定义
• 3.1.2 信道容量与Shannon限的关系
• 3.1.3 信道容量与纠错码的关系
• 3.1.4 LDPC码的Shannon限
• 3.2 LDPC码的密度进化理论、门限值及度分布
• 3.2.1 LDPC码的密度进化理论
• 3.2.2 门限值的确定
• 3.2.3 分布对的优化
• 3.2.4 非规则LDPC码的度分布及门限值
• 3.3 本章小结
• 第4章 LDPC码的校验矩阵构造
• 4.1 LDPC码的环的检测及消去
• 4.1.1 LDPC码的环的检测
• 4.1.2 LDPC码的消环
• 4.2 LDPC码的构造
• 4.2.1 LDPC码的随机构造方法
• 4.2.2 LDPC码的结构构造方法
• 4.3 仿真结果及分析
• 4.3.1 校验矩阵构造算法对LDPC码性能的影响
• 4.3.2 码长对LDPC码性能的影响
• 4.3.3 码率对LDPC码性能的影响
• 4.3.4 译码迭代次数对LDPC码性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 改进的LDPC码的校验矩阵构造算法
• 5.1 改进的LDPC码的构造算法介绍
• 5.1.1 改进的LDPC码的PEG构造算法
• 5.1.2 具有下三角结构的非规则准循环LDPC码
• 5.1.3 基于掩盖技术的非规则QC-LDPC码构造算法
• 5.2 基于课题背景的LDPC码的编码方案论证
• 5.2.1 实际系统的预期性能指标
• 5.2.2 校验矩阵的构造算法的选择
• 5.2.3 迭代次数的确定
• 5.2.4 码率的确定
• 5.2.5 码长的确定
• 5.2.6 编码方法的确定
• 5.2.7 基于课题背景的LDPC码的编码方案
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢