低密度奇偶校验码在DAMB和VWDK系统中的应用研究

论文摘要

最近的研究表明低密度奇偶校验（LDPC）码能以较低的译码复杂度,取得逼近Shannon限的性能,引起了纠错编码领域极大的关注。本文针对无线信道的编码数据传输,研究了LDPC码在数字调幅广播（DAMB）和最小波形差键控（VWDK:Very-minimum Waveform Difference Keying）系统中的应用。DAMB带宽只有9/10 kHz且信道极恶劣,欲获得优良音质和高速传输,需要高效的信道编码调制方案。本文在深入研究DRM（Digital Radio Mondiale）标准中的编码调制方案的基础上,提出了基于非正则LDPC码的一系列编码调制技术。首先,深入研究了DRM标准的编码调制技术,提出3种基于软判决的译码方案;接着,针对DAMB系统提出了基于LDPC码的比特交织编码调制方案、多层编码方案和迭代解调译码方案;最后,设计了适合DAMB系统的非正则LDPC码。与国际标准相比,本文所提出的方案不仅性能优异而且具有更低的译码复杂度,同时经过精心设计的LDPC码性能优于采用Turbo码的方案。LDPC码极有可能成为下一代通信系统的首选,因此本文的研究可为我国的数字广播系统提供参考。VWDK用二进制码元直接控制两个差别很小的类正弦载波而实现调制,虽使超窄带传输成为可能,但接收端的相关检测却变得困难。因此,高效信道编码方案的引入,对于采用VWDK调制的通信系统至关重要。本文针对VWDK系统对非正则LDPC码的性能进行分析与仿真,推导了VWDK系统的信道容量,修正了置信传播译码算法,证明了在VWDK调制下信道输出信号仍满足对称性,给出了译码稳定性条件,最后利用外部信息图技巧设计了适合VWDK系统的非正则LDPC码。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 DAMB发展历程
• 1.1.2 DRM技术要点
• 1.1.3 我国发展DAMB的意义
• 1.2 信道编码
• 1.2.1 发展历程
• 1.2.2 LDPC码的引入
• 1.3 论文的主要工作与结构
• 第2章 低密度奇偶校验码的基本理论
• 2.1 LDPC码的结构
• 2.1.1 LDPC码的校验矩阵表示
• 2.1.2 LDPC码的图表示
• 2.1.3 Tanner图的cycle, girth和stopping set
• 2.2 LDPC码的构造
• 2.2.1 Gallager码
• 2.2.2 MacKay码
• 2.2.3 有限几何码
• 2.2.4 Array码
• 2.3 迭代译码算法
• 2.4 LDPC码的设计
• 2.4.1 密度演化
• 2.4.2 离散密度演化
• 2.4.3 高斯逼近
• 2.5 小结
• 第3章 LDPC编码的DAMB系统性能评价
• 3.1 引言
• 3.2 系统模型
• 3.2.1 OFDM简介
• 3.2.2 信道模型
• 3.2.3 信道估计
• 3.3 基于RCPC码的多层编码调制方案
• 3.3.1 多层编码与调制
• 3.3.2 多级译码
• 3.3.3 迭代多级译码
• 3.3.4 并行译码
• 3.3.5 仿真分析
• 3.4 针对DRM系统的LDPC码比特交织编码调制方案
• 3.4.1 比特交织编码调制
• 3.4.2 LDPC码的高效编码
• 3.4.3 对数域译码算法及其修正
• 3.4.4 仿真分析
• 3.5 小结
• 第4章 DAMB系统中基于LDPC码的多层编码
• 4.1 编码调制理论
• 4.2 码率设计
• 4.2.1 信道容量规则
• 4.2.2 均衡距离规则
• 4.2.3 多进制调制信道容量
• 4.2.4 等价信道容量
• 4.3 基于可靠信息的多级译码方案
• 4.4 仿真分析
• 4.5 小结
• 第5章 DAMB系统中LDPC码的迭代解调译码
• 5.1 引言
• 5.2 Turbo码及其迭代译码算法
• 5.2.1 编译码结构
• 5.2.2 迭代译码算法
• 5.3 系统模型
• 5.4 迭代解调和译码
• 5.4.1 过程描述
• 5.4.2 映射方式
• 5.4.3 译码复杂度
• 5.5 仿真分析
• 5.6 小结
• 第6章 设计适于DAMB的非正则LDPC码
• 6.1 引言
• 6.2 非正则LDPC码的设计工具
• 6.2.1 PEG算法
• 6.2.2 外部信息转移图
• 6.3 用于DAMB系统的非正则LDPC码设计
• 6.3.1 设计过程
• 6.3.2 设计结果
• 6.4 仿真分析
• 6.5 小结
• 第7章 VWDK调制中的LDPC码性能分析
• 7.1 概述
• 7.2 系统描述
• 7.2.1 VWDK调制
• 7.2.2 LDPC编码的VWDK系统
• 7.2.3 VWDK调制的信道容量计算
• 7.3 译码算法
• 7.3.1 置信传播译码算法的修正
• 7.3.2 对称性与稳定性
• 7.4 适于VWDK调制的非正则LDPC码设计
• 7.4.1 设计过程
• 7.4.2 设计结果
• 7.5 仿真分析
• 7.6 小结
• 第8章 结束语
• 8.1 论文总结
• 8.2 论文创新
• 8.3 研究展望
• 参考文献
• 作者攻读博士学位期间的科研工作和成果
• 参加的科研项目名称
• 完成的学术论文目录
• 致谢