结构化LDPC码及其自适应编码技术

论文摘要

下一代移动通信系统为了满足移动用户对高速、宽带数据传输业务不断增长和更高服务质量的要求,采用了许多新的无线链路传输技术,包括多天线发射和接收技术、正交频分复用技术、信道纠错编码技术和自适应编码调制技术等。上世纪60年代提出的低密度校验码,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香农限的优异性能,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,因此许多的结构化的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。本文着重研究以π旋转LDPC码为代表的准规则结构的LDPC码的构造和编码方法,可以直接利用校验矩阵实现快速线性编码,并从码距和围长两个方面,对这类LDPC码字性能进行分析和优化。同时提出一种基于置换阵循环移位的构造方法,得到的校验矩阵围长至少为6,且保持编码的线性复杂度,码率灵活,仿真结果验证了置换阵LDPC码码长较短时,在高斯信道下性能接近或超过现有其他构造方式的LDPC码。自适应编码技术可以有效的提高无线通信频谱利用率,在第三代移动通信系统中已经成功的运用了基于Turbo码的自适应编码技术。由于LDPC码在未来的广阔应用前景,本文提出一种针对结构化LDPC码的自适应编码方案,对原始校验矩阵适当变化,即可对信源信息进行不同码率的自适应编码。通过在单天线和多天线系统中的仿真,表明该方案可以有效的克服无线信道的时变衰落特性,在满足误码率性能要求的基础上可以提高系统频谱利用率,且实现复杂度低。本文最后讨论了自适应编码中的关键技术——信噪比估计算法。对几种典型的信噪比估计算法进行了仿真和性能分析,其结果对不同的无线通信环境中如何选择SNR估计方式具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 缩略字表
• 第一章 引言
• 1.1 数字通信系统的组成
• 1.2 信道模型
• 1.3 香农信道编码定理
• 1.4 LDPC 码的历史与发展
• 1.5 自适应编码技术应用现状
• 1.6 课题来源和本文的结构
• 第二章 LDPC 码的基本原理
• 2.1 概述
• 2.2 LDPC 码译码算法
• 2.3 LDPC 码的编码
• 2.4 LDPC 码的性能分析
• 2.5 小结
• 第三章 准规则LDPC 码的构造
• 3.1 π旋转LDPC 码
• 3.2 一种新的置换阵构造法
• 3.3 小结
• 第四章 LDPC 码的自适应编码技术
• 4.1 引言
• 4.2 自适应编码基本原理
• 4.3 传统的变码率编码方案
• 4.4 一种新的自适应编码方案
• 4.5 小结
• 第五章 自适应编码中的信噪比估计
• 5.1 信噪比估计算法综述
• 5.2 性能仿真和讨论
• 5.3 小结
• 第六章 本文总结和未来研究方向
• 6.1 本文总结
• 6.2 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果