论文题目: 低密度校验码的理论及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 马丕明
导师: 袁东风
关键词: 置信传播算法,和乘积算法,因子图,稀疏矩阵构造,组合构造,构造,密度进化,码容量,度数分布优化,差分进化
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 低密度校验(LDPC)码是一种基于图和迭代译码的信道编码方案,性能非常接近Shannon极限且实现复杂度低,具有很强的纠错抗干扰能力。本文对低密度校验码的理论、设计和应用进行了研究,主要内容涉及LDPC码的分组码基础、LDPC码的结构、LDPC码的译码、LDPC码校验矩阵的构造、密度进化理论及LDPC码的应用等方面。主要工作和创新点如下: 1、概括了信息论、信道编码领域的基本原理和信道编码从理论到实践的发展,从应用角度给出了衡量信道编码性能的测度。 2、概括了LDPC码的线性分组码基础,介绍了线性分组码的校验矩阵、生成矩阵表示、线性分组码的重量和距离参数、线性分组码的译码方法,并给出了有关分组码的最小距离界。 3、研究了LDPC码的码结构,在介绍LDPC码的校验矩阵表示、Tanner图表示、度数分布的基础上,给出了规则码和非规则码的参数定义,并从BER、FER和不可检测FER等方面比较了规则码和非规则码的性能。 4、深入研究了LDPC码的译码。在研究了概率域BP算法和LLR域BP算法的基础上,重点研究了LDPC码改进的译码算法,包括校验消息处理修正的BP-Based算法、Normalized BP-Based算法、Offset BP-Based算法,以及变量消息处理修正的Normalized BP算法和Offset BP算法。基于以上研究,提出了一种校验消息处理和变量消息处理相结合的新的改进BP译码算法,通过变量消息的修正补偿校验消息简化的损失。仿真结果表明,新算法的性能优于BP算法,能获得性能和复杂度的好的折衷。 5、从LDPC码编码角度研究了低密度校验矩阵的构造,包括随机构造矩阵和结构化构造矩阵,研究了几何构造法、BIBD组合构造法和PEG构造法。基于非规则码的成因,将校验矩阵的列依据重量的顺序重新排列,提出了一种重量递增的校验矩阵。系统编码时,如果将重要的信息比特映射到排列在后面的变量节点上,则在传输中这些信息比特可以获得不等错误保护,同时不增加系统复杂度。 6、研究了LDPC码的密度进化理论,包括连续密度进化、离散密度进化及高斯近似。根据本文提出的联合校验一变量处理修正的LDPC译码算法,推导出此算法的消息密度进化过程,可以进行校正因子取值的优化。在此基础上,进而研究了如何利用密度进化等在理论上分析设计LDPC码,包括计算LDPC码的容量和差分进化实现码的度数分布的优化。 7、研究了LDPC码在通信系统中的应用。将LDPC码应用到Rayleigh信道的通信系统中,构造了LDPC编码的BICM系统,提出了一种基于符号间距离的LDPC译码初始化算法,此算法不需信道噪声功率估计,实现简单;研究了LDPC编码的BICM的图
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 信道模型和信道容量
§1.2 Shannon信道编码定理
§1.3 编码原则和译码规则
§1.4 衡量信道编码性能的测度
§1.5 接近Shannon极限的实用的信道编码
§1.6 本文的研究工作和内容安排
第二章 线性分组码
§2.1 生成矩阵和校验矩阵
2.1.1 校验矩阵
2.1.2 生成矩阵
2.1.3 系统编码
§2.2 重量和距离
§2.3 线性分组码的译码
§2.4 分组码的最小距离界
2.4.1 Hamming(球包)界(spere-packig)
2.4.2 Singleton界
2.4.3 Plotkin界
2.4.4 Gilbert界
2.4.5 Varshamov界
2.4.6 Varshamon-Gilbert界和Hamming界的渐进形式
§2.5 本章小结
第三章 LDPC码的结构
§3.1 LDPC码的表示
3.1.1 LDPC码的矩阵表示和编码
3.1.2 Tanner图表示
3.1.3 度数分布
§3.2 规则LDPC码和非规则LDPC码
§3.3 规则码和非规则码的性能比较
§3.4 本章小结
第四章 LDPC码译码
§4.1 因子图与广义和乘积算法
4.1.1 因子图
4.1.2 广义和乘积算法
§4.2 LDPC码的BP译码算法
4.2.1 概率BP算法
4.2.2 LLR BP算法
4.2.3 AWGN信道下的初始消息
§4.3 降低复杂度的BP算法
4.3.1 迭代APP算法
4.3.2 UMP BP-Based算法(最小和或最大积)
4.3.3 APP-Based算法
4.3.4 与标准BP算法的比较(复杂度和性能)
§4.4 改进的BP-Based算法
4.4.1 校验节点处理的比较
4.4.2 Normalized BP-Based算法和Offset BP-Based算法
4.4.3 校正因子的计算方法
4.4.4 仿真和性能比较
§4.5 Normalized BP算法和Offset BP算法
§4.6 一种新的改进BP算法
§4.7 本章小结
第五章 LDPC码校验矩阵构造
§5.1 Tanner图的循环、Girth和性能的关系
§5.2 校验矩阵的随机构造
5.2.1 Gallager构造法
5.2.2 Mackay构造法
5.2.3 Davey构造法
§5.3 结构化校验矩阵
5.3.1 循环码和准循环码
5.3.2 几何构造法
5.3.3 组合设计法
5.3.4 PEG方法
§5.4 按照列重排序的校验矩阵构造
5.4.1 列重增加矩阵
5.4.2 AWGN信道中的仿真和分析
5.4.3 Rayleigh信道中的仿真和分析
5.4.4 结论
§5.5 本章小结
第六章 密度进化理论
§6.1 连续密度进化
6.1.1 独立性假设和对称条件
6.1.2 密度进化思想与数学迭代过程
6.1.3 非规则码的连续密度进化
6.1.4 BP-Based算法的密度进化
6.1.5 改进BP-Based算法的密度进化
6.1.6 新的改进BP译码算法的密度进化
§6.2 离散密度进化
6.2.1 BP译码的离散密度进化
6.2.2 BP-Based译码的离散密度进化
§6.3 高斯近似
6.3.1 规则码的高斯近似
6.3.2 非规则码的高斯近似
§6.4 LDPC码容量与码参数的优化
6.4.1 码容量的计算
6.4.2 非规则码参数的优化
§6.5 本章小结
第七章 LDPC码的应用研究
§7.1 LDPC码在Rayleigh信道下的性能
7.1.1 系统模型
7.1.2 已知SI时的初始消息
7.1.3 未知SI时的初始消息
7.1.4 仿真和分析
§7.2 LDPC编码的BICM系统的对数似然比译码研究
7.2.1 系统模型
7.2.2 LDPC码BP译码初始化研究
7.2.3 仿真和分析
§7.3 LDPC编码的BICM图像传输系统
7.3.1 二进制调制的图像系统
7.3.2 M进制调制下的BICM系统
§7.4 基于802.11a标准的LDPC编码的OFDM系统
7.4.1 OFDM基带传输原理
7.4.2 IEEE 802.11a标准的有关参数
7.4.3 LDPC码的译码初始化算法
7.4.4 仿真和分析
§7.5 本章小结
第八章 结束语
§8.1 论文总结
§8.2 进一步研究的问题
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2006-05-30
参考文献
- [1].基于因子图的低密度校验码关键技术研究[D]. 邓勇强.华中科技大学2006
- [2].低密度校验码在无线通信中的关键技术研究[D]. 高敬伯.华中科技大学2006
- [3].低密度校验码的代数构造[D]. 陈汝伟.西安电子科技大学2008
- [4].低密度校验码的构造及译码性能研究[D]. 焦晓鹏.西安电子科技大学2009
- [5].低密度校验码的构造及其应用研究[D]. 林竞力.电子科技大学2009
- [6].低密度校验码的构造和设计研究[D]. 敬龙江.电子科技大学2007
- [7].低密度校验码迭代/线性规划译码算法研究[D]. 郭军军.西安电子科技大学2014
- [8].基于低密度生成矩阵编码的迭代量化算法研究[D]. 汪晴川.上海交通大学2014
- [9].LDPC码快速及低错误平层译码算法研究[D]. 马克祥.西安电子科技大学2014
- [10].数字调频广播的信道编码和调制联合优化研究[D]. 王鹏军.清华大学2011
相关论文
- [1].低密度编码技术及其实现研究[D]. 徐鹰.中国科学技术大学2008
- [2].低复杂度LDPC码构造及译码研究[D]. 雷菁.国防科学技术大学2009
- [3].无线通信系统中的LDPC码、Turbo码和空时编码的研究[D]. 曹海燕.华南理工大学2006
- [4].LDPC码及迭代接收系统研究[D]. 赵传钢.北京邮电大学2006
- [5].高速数据传输中的低密度校验（LDPC）编码调制研究[D]. 黄杰.中国科学技术大学2006
- [6].基于因子图的低密度校验码关键技术研究[D]. 邓勇强.华中科技大学2006
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