LDPC码在DVB-S2系统下的应用研究

LDPC码在DVB-S2系统下的应用研究

论文摘要

DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite2)是新一代数字卫星广播的标准,与DVB-S标准相比,它不仅提供了多传输流输入、自适应编码调制(ACM)以及通用接口模式等多种新的技术特性,同时能够在合理的接收机复杂度下得到更好的性能和更大的灵活性。DVB-S2能够达到如此优异的性能是与其采用了当今的信道编码技术——低密度校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码分不开的。LDPC码是一类具有稀疏奇偶校验矩阵的线性分组纠错码,由于它具有较强的纠错能力且性能逼近香农限,除了被DVB-S2标准采纳外还在无线网络的高速化、高速移动通信等方面有着良好的应用前景。但现有的LDPC码的编译码方法比较复杂,很难用于工程实现,因此如何降低LDPC码的复杂度成为近年来信道编码领域研究的热点。本文针对DVB-S2标准下的LDPC码存在的问题,对LDPC码作了进一步的研究,主要内容包括:1.针对LDPC码的直接编码所带来的编码复杂度高和存储量大的问题,依据DVB-S2标准下LDPC码的编码方法,设计了一种符合标准要求的编码器。该编码器利用控制信号通过控制校验位地址产生模块和校验位生成模块完成信息位的并行处理,将生成的校验位传输给复用子模块。复用模块通过识别控制子模块送入的控制信号,将码字连续输出。由于采用特殊编码方式,所以不需要存储生成矩阵,从而降低编码复杂度,易于硬件实现。2.设计了一种基于低复杂度的译码算法。该算法首先通过迭代更新校验节点和信息位节点,在每次迭代中,所有校验节点从其相邻的信息位节点处接收消息,处理后,再传回到相邻的信息位节点;然后所有信息位节点进行同样的迭代过程,在迭代译码过程中用简单的分段线性函数代替复杂的指数对数函数,对校验节点的更新计算进行了拟合,以达到降低译码复杂度的目的;同时信息位节点收集所有可以利用的消息进行判决。最后对该算法在复杂度和性能上进行了验证,结果表明,基于低复杂度的译码算法能在更少的性能损失前提下尽量降低译码复杂度。3.为DVB-S2标准下LDPC码编译码建立仿真模型。首先由信源产生模块随机产生一个长度为码长乘码率的数据源;然后建立BPSK调制模块;设计出编码译码模块,其中译码模块采用低复杂度译码算法来完成相应的译码;信道采用二进制输出的加性高斯白噪声(AWGN)信道。最后检验了LDPC码在DVB-S2系统中的性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 信道编码概述
  • 1.3.1 数字通信系统简介
  • 1.3.2 信道编码
  • 1.4 DVB-S2 系统简介
  • 1.5 本文主要研究内容
  • 1.6 本文组织结构
  • 第二章 LDPC 码原理
  • 2.1 分组码基础
  • 2.2 LDPC 码
  • 2.2.1 LDPC 码的定义
  • 2.2.2 二分(Tanner)图表示
  • 2.2.3 度数分布
  • 2.3 LDPC 码的分类
  • 2.3.1 规则LDPC 码和非规则LDPC 码
  • 2.3.2 二元LDPC 码和多元LDPC 码
  • 2.4 LDPC 码的构造
  • 2.4.1 Gallager 构造法
  • 2.4.2 MacKay 构造法
  • 2.4.3 超轻(Ultra-Light)构造法
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 DVB-S2 标准下LDPC 码的编码器设计
  • 3.1 LDPC 码直接编码方法
  • 3.2 DVB-S2 标准下的LDPC 码编码方法
  • 3.3 DVB-S2 标准下LDPC 码编码器实现
  • 3.3.1 仿真环境
  • 3.3.2 LDPC 码编码器原理
  • 3.3.3 LDPC 编码器结构分析
  • 3.3.4 LDPC 码编码器的设计
  • 3.3.5 结果分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 LDPC 码译码算法研究
  • 4.1 概述
  • 4.2 置信传播算法(BP)
  • 4.3 最小和算法(MIN-SUM)
  • 4.4 一种基于低复杂度的译码算法
  • 4.4.1 正切取对数函数拟合
  • 4.4.2 算法描述
  • 4.4.3 复杂度分析
  • 4.4.4 算法的性能仿真
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 低复杂度译码算法在DVB-S2 系统中的应用
  • 5.1 DVB-S2 标准的前向纠错系统
  • 5.1.1 BCH 码原理
  • 5.1.2 LDPC 码Tanner 图表示
  • 5.2 DVB-S2 标准下LDPC 码性能设计目标
  • 5.3 DVB-S2 标准下LDPC 码性能仿真
  • 5.3.1 系统仿真方案设计
  • 5.3.2 仿真结果及分析
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的研究成果
  • 相关论文文献

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    • [4].基于信息位分组的标签防碰撞算法[J]. 计算机工程 2018(03)
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