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LDPC码和GLD码的软判决迭代译码研究

2020-11-23阅读(143)

LDPC码和GLD码的软判决迭代译码研究

论文摘要

有效的信道纠错码技术是现代移动通信，光纤通信和磁记录等系统中不可缺少的关键技术之一。低密度校验（LDPC）码和广义低密度（GLD）码以其接近信道容量限的优异译码性能，已引起编码领域的广泛关注。本文主要研究LDPC码和GLD码的软判决迭代译码问题，设计出条件BP和Chase-MP迭代算法，提出BP译码性能分析与BP-Based译码算法设计的若干改进方法。具体地，本文的工作可概括为以下四个方面。 1．提出LDPC码的条件BP译码算法：推导出Tanh法则模不等式，得出特定条件下不等式上、下界紧致或近似紧致的结论。基于所得模不等式及其推论，设计出可实现标准BP译码性能与计算复杂度折衷的条件BP算法。BI-AWGN信道下对一系列规则和准规则LDPC码的实验仿真，验证了条件BP译码算法的有效性。 2．提出LDPC码BP译码性能分析的EXIT轨线图和EXIT方程方法：通过改进BI-AWGN信道下BP译码EXIT特性的使用形式，提出EXIT轨线图方法，并将该方法扩展到BI-Rayleigh衰落信道情况：EXIT方程方法，利用了由EXIT函数导出的规则与非规则LDPC码EXIT方程，将BP迭代译码门限求解归结为最小值优化问题。门限的数值计算结果，表明了两种EXIT方法的有效性。 3．提出基于EXIT和改进基于MMSE的LDPC码Scaled／Offset BP-Based算法优化设计方法：对于短码长LDPC码，利用MMSE准则，推导出两类BP-Based算法的最佳尺度／偏移因子；对于中等码长LDPC码，使用EXIT分析，提出求解最佳尺度／偏移因子的EXIT轨线图方法。BI-AWGN和BI-Rayleigh衰落信道下，给出两类因子的数值计算结果；对若干LDPC码的实验仿真表明，两种设计方法是行之有效的。 4．提出GLD码的Chase-MP迭代译码算法，完成BI-AWGN信道下基于高斯近似的Chase-MP算法迭代性能分析：给出Chase-Ⅱ译码的混合快速实现方法，进而基于低密度矩阵Tanner图，设计出低复杂度的Chase-MP算法。利用所得高斯均值动态演进数学模型，计算得到若干eBCH分量GLD码迭代译码门限。给出由乘积码构造GLD码的一般方法，将Chase-MP算法应用于乘积码迭代译码，与其它算法进行性能比较。BI-AWGN和BI-Rayleigh衰落信道下的实验仿真表明，Chase-MP算法能够取得接近信道容量限的译码性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 LDPC码和GLD码综述
  • 1.1.1 LDPC码基本概念与研究现状
  • 1.1.2 GLD码基本概念与研究现状
  • 1.2 二元输入连续信道的信道容量
  • 1.2.1 BI-AWGN信道容量
  • 1.2.2 BI-Rayleigh衰落信道容量
  • 1.3 论文各章内容安排
  • 第二章 基于Tanh法则模不等式的LDPC码条件BP译码算法设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 LDPC码及其Tanner图
  • 2.2.1 规则与非规则LDPC码的符号约定
  • 2.2.2 Tanner图描述
  • 2.3 LDPC码的BP译码算法及其计算复杂度分析
  • 2.3.1 基于Tanner图的BP译码算法描述
  • 2.3.2 BP译码的前/反向递归实现及其计算复杂度分析
  • 2.4 利用Tanh法则模不等式设计条件BP译码算法
  • 2.4.1 Tanh法则模不等式推导及相关结论
  • 2.4.2 条件BP译码算法设计及与BP译码的仿真性能比较
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 基于EXIT的LDPC码BP译码性能分析
  • 3.1 引言
  • 3.2 利用EXIT轨线图确定BP译码门限
  • 3.2.1 规则与非规则LDPC码的EXIT函数、曲线图和轨线图
  • 3.2.2 BP译码门限数值计算
  • 3.3 利用EXIT方程确定BP译码门限
  • 3.3.1 规则与非规则LDPC码的EXIT方程
  • 3.3.2 BP译码门限数值计算
  • 3.4 扩展到BI-Rayleigh衰落信道情况
  • 3.4.1 EXIT函数的确定与使用
  • 3.4.2 BP译码门限数值计算
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于MMSE和EXIT的LDPC码BP-Based译码算法设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 LDPC码的几个BP-Based译码算法及其计算复杂度分析
  • 4.2.1 UMP/Scaled/Offset BP-Based译码算法描述
  • 4.2.2 计算复杂度分析及与BP算法的复杂度比较
  • 4.3 利用MMSE准则设计短码长Scaled/Offset BP-Based译码算法
  • 4.3.1 MMSE准则下尺度与偏移因子最佳值推导
  • 4.3.2 BI-AWGN和BI-Rayleigh衰落信道下算法优化设计与实验仿真
  • 4.4 利用EXIT轨线图设计中等码长Scaled/Offset BP-Based译码算法
  • 4.4.1 BP-Based算法的EXIT函数和轨线图
  • 4.4.2 BI-AWGN和BI-Rayleigh衰落信道下算法优化设计与实验仿真
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 GLD码的Chase-MP迭代译码算法设计及其性能分析
  • 5.1 引言
  • 5.2 基于Chase-Ⅱ算法的分组码软判决译码原理
  • 5.2.1 线性分组码的Chase-Ⅱ算法及其软判决译码
  • 5.2.2 Chase-Ⅱ译码的快速实现
  • 5.3 Chase-MP迭代译码算法设计及其基于高斯近似法的性能分析
  • 5.3.1 基于Tanner图的Chase-MP算法设计与各种信道下的实验仿真
  • 5.3.2 基于高斯近似的Chase-MP算法迭代译码性能分析
  • 5.4 Chase-MP算法在乘积码迭代译码中的应用
  • 5.4.1 乘积码概念及其GLD码构造
  • 5.4.2 Chase-MP算法实验仿真及与其它算法的译码性能比较
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 全文总结
  • 6.1 已取得的研究成果
  • 6.2 可进一步研究的问题
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在学期间取得的学术成果

    • 相关论文文献

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