LDPC码在OFDM系统中的应用

论文摘要

低密度奇偶检验（LDPC）码是一类可以用非常稀疏的奇偶校验矩阵定义的线性分组码。最初是由Gallager在1962年提出的,也称Gallager码。Mackay等人重新发现了它,并且证明它在基于BF（Belief-Propagation）算法的迭代译码的条件下具有逼近香农限的性能。正交频分复用（OFDM）技术的应用始于20世纪60年代,当时主要用在军事通信中,但因其结构复杂限制了进一步推广。70年代,人们提出采用离散傅立叶变换实现多载波调制,使OFDM技术开始走向实用化。随着数字信号处理技术和高速器件的发展,OFDM在ADSL、VDSL、DVB、DAB和HDTV等系统中得到成功应用。进入90年代以来,对OFDM技术的研究深入到无线信道的宽带传输。为了降低OFDM系统的误码率,可对OFDM系统进行信道编码。现在已经应用的有RS码、卷积码等,而且将Turbo码应用于OFDM系统的研究也已经比较成熟。经过信道编码后的OFDM系统的误码性能有了较大的改善。低密度校验（LDPC）码是Gallager于1962年提出的,是一种线性纠错码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年法国人Berrou等提出了Turbo码后,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。而将LDPC编码应用于OFDM系统中构成的LDPC-COFDM系统也有着广阔的应用前景。本文对LDPC码应用于OFDM系统进行了以下几个方面的研究:1)LDPC码译码采用BP算法时,迭代次数对系统性能的影响以及迭代次数的变化规律。2)LDPC码应用于COFDM系统与Turbo码应用于COFDM系统的性能比较。LDPC码的实用化还要走相当长的一段路,虽然长码时LDPC码的性能可以超越Turbo码,但是短码却比Turbo码差很多。因此,LDPC的编译码方面还需要进一步研究,例如码的构造及线性编码问题,如何对和积算法进行改进以适应有环图上的译码,从而在根本上提高LDPC码的性能。本文仅对LDPC码在COFDM系统中的性能做了粗浅的分析,如何提高它的性能仍是一个值得研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数字通信系统概论
• 1.2 信道编码理论及其发展
• 1.3 本文的安排
• 第二章 OFDM基本理论
• 2.1 OFDM技术概要
• 2.1.1 OFDM原理
• 2.1.2 OFDM系统的核心
• 2.1.3 OFDM系统的抗多径能力
• 2.1.4 OFDM系统中的关键技术
• 2.2 OFDM系统中的信道编码技术
• 2.3 OFDM技术的优缺点
• 2.4 本章小结
• 第三章 低密度奇偶校验码
• 3.1 低密度奇偶校验码的基本知识
• 3.1.1 低密度奇偶校验码的Tanner图表示
• 3.2 低密度奇偶校验码的构造
• 3.2.1 规则低密度奇偶检验码的构造方法
• 3.2.2 非规则低密度校验码的构造
• 3.2.3 检验矩阵的构造方法和矩阵中的周期
• 3.2.4 影响低密度校验码性能的重要因素——环
• 3.3 本章小结
• 第四章 低密度奇偶校验码的译码
• 4.1 两种低密度奇偶检验码的译码方法
• 4.1.1 硬判决译码
• 4.1.2 BP译码算法
• 4.1.3 两种简化译码复杂度的译码算法
• 4.2 软判决译码算法的性能比较
• 4.2.1 误差性能
• 4.2.2 译码复杂度
• 4.3 本章小结
• 第五章 消息传递算法——MP算法
• 5.1 正规图
• 5.2 基于图模型的消息传递
• 5.3 消息传递算法
• 5.3.1 无环图上的消息传递算法
• 5.3.2 有环图上的消息传递算法
• 5.4 本章小结
• 第六章 LDPC码在OFDM系统中的应用
• 6.1 OFDM系统中的编码技术的的研究
• 6.2 LDPC-COFDM系统的简化模型
• 6.3 Turbo-COFDM系统的简化模型
• 6.4 LDPC-COFDM 系统的性能
• 6.4.1 LDPC-COFDM在AWGN 信道下的性能
• 6.4.2 在多径衰落信道下的性能
• 6.5 LDPC-COFDM 系统的应用举例
• 6.6 LDPC-COFDM系统中参数选择及其复杂度分析
• 6.6.1 LDPC-COFDM系统中参数选择
• 6.6.2 LDPC-COFDM系统中复杂度分析
• 6.7 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果