LDPC码译码算法的研究

论文摘要

由于无线数据和多媒体业务的需求,下一代移动通信系统最大的特征就是要实现高速率的数据传输,因此保证数据通信的可靠性也就显得非常重要。信道编译码一直是通信理论中的研究热点,低密度奇偶校验码（Low-Density Parity-Check Codes,LDPC）就是研究热点之一。Gallager在1962年提出的LDPC码是一类可以用稀疏矩阵或双向图定义的线性分组码,它具有非常好的特点:性能逼近香农限,描述方便,易于进行理论分析,译码简单且可并行操作,适合硬件实现。由于LDPC码具备优异的性能、简洁的形式以及良好的应用前景等优点,近年来吸引了大量研究人员对其进行深入研究。本文首先介绍了信道编码和LDPC码的基本理论,接着对LDPC码的译码算法进行了深入研究。在介绍了概率域BP算法和对数域BP算法的基础上,重点研究了LDPC码改进的译码算法,包括校验消息处理修正的UMPBP算法、归一化UMPBP算法和补偿UMPBP算法。UMPBP算法相对于BP算法,将复杂的乘法运算大部分转换为加法和比较运算,大大的降低了译码复杂度,但同时也带来了性能上的一定损失。归一化UMPBP算法和补偿UMPBP算法针对此问题,将UMPBP算法进行了改进。在与UMPBP算法译码复杂度相似的条件下,改善了译码性能。最后,本文通过系统仿真对各种译码算法的性能进行了分析,仿真结果验证了改进的译码算法在性能方面的改善,为改进译码算法的实际应用打下了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字通信系统
• 1.2 信道编码的发展
• 1.3 LDPC码的发展历程与现状
• 1.4 论文的主要工作和研究内容
• 第2章 LDPC码基本原理及编码方法
• 2.1 信道编码理论基础
• 2.1.1 分组码
• 2.1.2 线性分组码
• 2.2 LDPC码的构造
• 2.2.1 LDPC码的因子图表述
• 2.2.2 Gallager的构造方法
• 2.2.3 MacKay的构造方法
• 2.2.4 准循环码的构造方法
• 2.3 LDPC码的分类
• 2.3.1 规则LDPC码和非规则LDPC码
• 2.3.2 二元LDPC码和q元LDPC码
• 2.4 LDPC码通用编码算法
• 2.4.1 线性分组码通用编码
• 2.4.2 LU分解
• 2.4.3 高斯消去法
• 2.4.4 LDPC码的有效编码方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 LDPC码的译码算法
• 3.1 硬判决译码算法
• 3.1.1 BF译码算法
• 3.1.2 WBF译码算法
• 3.2 软判决译码算法
• 3.2.1 概率域BP译码算法
• 3.2.2 对数域BP译码算法
• 3.3 降低复杂度的BP译码算法
• BP译码算法'>3.3.1 UMP_BP译码算法
• 3.3.2 迭代APP译码算法
• APP译码算法'>3.3.3 UMP_APP译码算法
• BP算法'>3.4 改进的UMP_BP算法
• 3.4.1 校验节点处理的比较
• BP算法和补偿UMP_BP算法'>3.4.2 归一化UMP_BP算法和补偿UMP_BP算法
• 3.4.3 校正因子的计算方法
• 3.5 译码的噪声门限问题
• 3.6 本章小结
• 第4章 LDPC码译码算法的性能仿真
• 4.1 仿真概述
• 4.2 置信传播译码算法的仿真及性能分析
• 4.3 UMP译码算法的仿真及性能分析
• BP算法'>4.4 改进的UMP_BP算法
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢