LDPC码编译码技术研究.pdf

中国科学技术大学
硕士学位论文
LDPC码编译码技术研究
姓名:韩辉
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:周武旸
20090501
摘要信道编码是数字通信系统和计算机系统的重要组成部分。信道编码技术是编码界的重要成果之一,码率的二元码在信道下的性能距信息论中的藿霾.,它是目前距拮罱木来砺搿晏岢龅兔芏刃Q槁码昃齅和唱等人的再发现后,码以其性能优越、全并行迭代译码结构,译码复杂度线形增长,便于硬件实现等一系列优点,在无线通信、深空通信和存储工业等诸多领域得到了广泛应用。本文首先回顾了信道编码技术的发展历史,介绍了码的基本概念和原理。在几个重点的研究方向:校验矩阵的构造、相关编码方式、简化译码算法以及性能估计分析等方面作了详细的介绍,并提出了自己的创新解决方案。本文的重点是新型校验矩阵的构造和译码算法的优化。校验矩阵的构造是编码的前提,好的构造方案可以大大简化复杂度。本文首先回顾了几种主要的矩阵构造方法:随机化构造、半随机化构造和结构化构造,并比较了各自的优缺点。,设计出的卣缶哂薪洗骻值,且码率码长可以灵活变化。此外,对于非规则码我们采用了码率压缩的方法同样实现了高码率并且连续变译码算法是码的关键,译码复杂度的大小直接影响系统的实现。主要分硬判决译码、软判决和复合译码,经典的译码算法有比特反转译码算法和置信度传播译算法。对于硬判决的比特反转算法,作者在基于加权错误校验比特反转算法基础上做了优化,主要是科学合理的引入了判决门限,使得在保证系统性能的前提下大大简化了译码的复杂度。仿真表明:保证了系统性能,并且大大减少了译码所需迭代次数。对码的译码性能,本文用经典的密度进化和高斯近似等理论进行了估计和分析。此举有助于优化校验矩阵行和列的度分布,并能有效预测码字的译码性能,同时还能够确定信道阀值。关键词:码,矩阵构造,码率,码长,加权校验化。
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现字限采哆中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确保密的学位论文在解密后也遵守此规定。的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。作者签名
刚信源译码器诺酪肼肫鱄数獾髌魇髦疲卧信源编码器诺辣嗦肫鱄数洲器卜即第绪论数字通信系统的结构通信的目的是把对方不知道的消息及时可靠地传给对方。随着对高效、高可靠性数字通信系统需求的迅猛增长,设计人员最关心的是如何在数据源功率和宽带有限,系统复杂性和设备造价尽可能小的条件下实现尽可能准确的信息传输,即使信息传输的误码率最小化。信道编码是消除或降低信息错误概率的有效手段之一。为更好的理解信道编码在数字通信系统中的地位和作用,下面首先介绍通用数字通信系统的基本组成结构。图中信源是产生需要传输的信息。信息可以是模拟信号,也可以是数字信号。如果是模拟信号,则在送入数字系统传输之前需要进行采样和数字化处理;如果是数字信号则可以是字、码字等符号,一般将这些称为码元。信源编码器的任务是将信源发出的消息,比如语音、图像或者字符等的原始数据,转化为有利于较小数据量并且便于在传输媒介中进行传输的形式,信源输出经过信源编码器编码后得到的数字序列成为信息序列。信道编码是在发送器和接收器之间实现信号可靠传输的必要手段之一。传输信道存在一定的噪声和衰落,必然会对其上传输的信息引入失真和信号判决错误,因此需要采用差错控制码来检测和纠正这些比特错误。信道编码器的作用就是对信源编码器的输出进行编码,通过加入一定的冗余码元,提高纠错能力,使之能够抵抗信道的噪声和各种衰落等,提高系统的抗干扰能力。以二元有限域上的信道编码为例,其基本思想就是将每隽男畔⒈忍厝衔R蛔椋实的编码后得到,霰忍氐氖涑觯馑Ω霰忍刈槌傻男蛄谐莆R桓雎胱帧个信息比特与雎胱直忍氐谋戎党晌1嗦胨俾剩虺坡肼食撸矗————..编码信道图数字通信系统基本组成结构
竿/信道编码技术的发展历史从而经过信道编码后的数据率为:%为信源编码器输出信号的数据率。数字调制器的作用是使信息变成能够适应信道传输的信号。假设调制器输出的每个信号的持续时间为虺苧为信号间隔,而称痳为符号速率。信号经过调制器后送入物理信道进行传输。典型的物理信道包括有线