LDPC码的编译码算法研究及优化

论文摘要

随着光通信系统对于传输距离、信道容量和传输速度的要求越来越高,单靠光纤自身的低损耗特性已很难满足系统对低误码率的要求,使得通信系统中的有效性和可靠性这对矛盾再次凸显,因此在光通信系统中引入有效且可靠的前向纠错技术(FEC)显的非常必要。低密度奇偶校验码(LDPC码)凭借其优异的纠错性能和较低的译码复杂度为光通信系统中前向纠错所使用。本课题研究的目的在于通过对LDPC码编译码技术的研究,找到LDPC码的效率编码方法和性能更加优异的译码算法,为LDPC码在光通信系统中的实际应用提供理论依据和解决方案。本文对LDPC的常见编译码算法进行了详细的理论推导及程序实现,然后结合仿真结果分析相应算法的优缺点,通过对不同译码算法的性能和复杂度进行综合分析得出最小和译码算法是最适合应用在实际通信系统中的。修正最小和译码算法的译码性能已非常接近BP算法,不过为了在基本不增加译码复杂度的前提下能够有效的进一步改进译码性能,使得最小和译码算法在特定系统下的译码性能进一步接近BP译码算法,本文提出了两种基于最小和译码的改进算法;最后给出了LDPC码性能分析的和设计优化中常用的三种方法,通过这三种方法可以分析设计好的LDPC码是否满足通信系统的要求,从而反过来指导LDPC码的设计构造。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字通信和信道编码概述
• 1.2 信道模型
• 1.2.1 二进制对称信道
• 1.2.2 离散输入连续输出信道
• 1.3 LDPC 码的研究背景及发展状况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 LDPC 码的基本概念
• 2.1 LDPC 码简介
• 2.1.1 LDPC 码定义
• 2.1.2 Tanner 图
• 2.1.3 基于Tanner 图的消息传递原理
• 2.1.4 规则和不规则LDPC 码
• 2.2 影响LDPC 码性能的主要因素
• 2.2.1 最小距离
• 2.2.2 度分布序列
• 2.2.3 环
• 2.3 本章小结
• 第3章 LDPC 码的编码算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 编码算法
• 3.2.1 一般线性分组码的编码方法
• 3.2.2 LDPC 码的近似线性编码
• 3.2.3 QC-LDPC 码的效率编码
• 3.3 本章小结
• 第4章 LDPC 码的译码算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 比特翻转法
• 4.3 置信传播算法
• 4.3.1 BP 译码算法
• 4.3.2 最小和算法及其修正
• 4.3.3 性能仿真对比
• 4.4 改进的译码算法
• 4.4.1 双偏移量最小和算法
• 4.4.2 自动修正最小和算法
• 4.5 本章小结
• 第5章 LDPC 码的性能分析与设计优化
• 5.1 引言
• 5.2 LDPC 码的性能分析及相应优化
• 5.2.1 抗突发错误能力
• 5.2.2 误码平层（error-floor）
• 5.2.3 平均迭代次数统计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢