LDPC码的编译码算法研究及其量化分析

论文摘要

低密度奇偶校验码（LDPC）相对于Turbo码的优异的译码性能和具有高译码吞吐量的可能使其成为IEEE802.16e标准的几种信道编码之一。IEEE802.16e标准中的LDPC码是通过基于基础矩阵循环移位得到的一种结构性的LDPC码,这种特性使得其编码器和译码器的设计都相对简单,可以有更高的并行度和译码吞吐量。基于对IEEE802.16e标准和传统的Efficient编码算法的深入研究,提出了两种简化Efficient编码算法。在深刻理解消息传递算法的基础上,对概率测度的BP译码算法、对数似然比测度的BP译码算法、校验似然比的BP译码算法和最小和算法及其修正算法进行了推导,并对上述几种算法的性能进行了比较。采用理论分析与计算机仿真相结合的方法,研究了LDPC码的量化译码及其三种不同的硬件实现结构:全并行结构、串行结构和部分并行结构。仿真结果表明:当选取偏移量α=0.3,修正最小和算法在瀑布区的误比特性能和Log-BP算法基本相同,而在平层区则有效的降低了Log-BP算法的错误平层约一个量级,而其复杂度却远小于Log-BP算法的译码复杂度;串行译码算法的收敛速度约是并行译码算法的两倍,但其译码速率比较慢,为了解决这个矛盾而提出了部分并行的译码思想,使得硬件实现成为可能;对应三种不同的调度结构,给出其相应的量化译码方案,这些方案能大大降低译码复杂度,同时量化译码性能非常接近连续译码;综合考虑,部分并行的修正最小和算法是今后研究的主要方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 信道编码概述
• 1.2 信道模型和信道容量
• 1.2.1 几种常见的信道模型
• 1.2.2 信道容量
• 1.3 LDPC 码的研究背景及研究现状
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 LDPC 码的编码方法
• 2.1 LDPC 码简介
• 2.1.1 LDPC 码的定义
• 2.1.2 LDPC 码的度分布
• 2.1.3 LDPC 码的图模型
• 2.2 QC-LDPC 码
• 2.2.1 QC-LDPC 码的定义
• 2.2.2 IEEE802.16e 标准中QC-LDPC 码
• 2.3 编码算法
• 2.3.1 一般线性分组码的编码算法
• 2.3.2 Efficient编码方法
• 2.3.3 简化Efficient 编码方法I
• 2.3.4 简化Efficient 编码方法II
• 2.4 本章小结
• 第3章 二进制LDPC 码译码算法分析
• 3.1 LDPC 码译码算法概述
• 3.2 二进制LDPC 码的译码算法
• 3.2.1 基于概率测度的BP 译码算法
• 3.2.2 基于对数似然比测度的BP 译码算法
• 3.2.3 基于对数似然比测度的另一种BP 译码算法
• 3.2.4 基于校验似然比（PLR）测度的译码算法
• 3.2.5 最小和及其修正
• 3.3 几种译码算法的性能比较
• 3.4 影响LDPC 码性能的重要因素
• 3.4.1 度分布序列对的影响
• 3.4.2 环的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 量化
• 4.1 量化译码的研究背景
• 4.2 LDPC 码译码的调度方法
• 4.2.1 全并行译码调度方案
• 4.2.2 全串行译码调度方案
• 4.2.3 串并结合译码调度方案
• 4.2.4 几种调度方案的性能比较
• 4.3 LDPC 码的量化译码
• 4.3.1 接收信号的量化
• 4.3.2 译码算法的量化
• 4.4 本章小结
• 第5章 多元LDPC 码的译码算法分析
• 5.1 有限域的基本概念
• 5.2 多元LDPC 码的译码算法
• 5.2.1 FFT 算法
• 5.2.2 Non-Binary LDPC 码的最小和译码算法
• 5.2.3 几种修正的多元LDPC 码的最小和算法
• 5.3 性能分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢