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LDPC码及迭代接收系统研究

作　者: 赵传钢
导　师: 周炯槃
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 低密度校验码和积译码算法迭代原理星座映射空时编码信道估计
分类号: TN911.2
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 711次
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内容摘要

低密度校验(LDPC)码是一种可逼近信道容量的纠错编码方法，具有良好的应用前景，其和积译码方法中所蕴含的迭代原理也被广泛应用于接收机设计，以提高系统的性能。本文研究了LDPC码在一些重要信道中的译码方法及性能，并对使用迭代译码的比特交织编码调制系统中的一些重要问题，如星座映射、信道估计，进行了深入的研究。主要工作包括： 1．根据Shuffled BP译码算法的思想，提出了Shuffled BP译码算法的一种改进译码算法。该算法能够较大的提高和积译码算法的收敛速度。根据在二部图中变量节点和校验节点的对等性，可以将基于变量节点的Shuffled BP译码算法改造为基于校验节点的Shuffled BP译码算法。另外，本文提出的改进算法的思想可以应用于基于校验节点的Shuffled BP译码算法以及其他各类ShuffledBP译码算法，如group shuffled BP译码算法、replica shuffled BP译码算法等。 2．研究了LDPC码在加性脉冲信道中的和积译码算法。LDPC码在脉冲加性噪声信道中使用和积译码时，信道初始化消息没有闭式解，计算上非常困难。通过分析AWGN信道下信道初始化消息的计算过程，提出用最小二乘测度计算信道初始化消息，从而简化了标准的和积译码算法。由于脉冲信道所具有的特点，基于最小二乘测度的简化译码算法会出现误码平台现象，因而提出用更具鲁棒性的Huber测度来计算信道初始化消息，并用EXIT图技术分析了基于Huber测度的简化译码算法的性能。仿真结果表明，基于Huber测度的简化译码算法能过获得较好的性能。 3．研究了LDPC码在Nakagami衰落信道中的译码算法及性能分析。考察了LDPC码在AWGN信道、Rayleigh信道、Rice信道、Nakagami信道中译码分析的两个重要条件，即对称性条件和稳定性条件。证明了在Nakagami信道中和积译码算法的信道初始化消息的概率密度函数满足对称性条件，并推导了Nakagami信道的稳定性条件。重新推导了Rice信道的稳定性条件。考察了Nakagami信道参数为1／2的整数倍且信道状态部分未知时LPDC和积译码算法及其性能。由仿真可知，随着Nakagami参数的增大，本文给出的在信道

全文目录

摘要  5-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 论文研究背景  11-14
  1.2 论文主要工作  14-16
  1.3 论文组织与结构  16-17
第二章低密度校验码基础  17-46
  2.1 LDPC码定义  17-21
  2.2 LDPC译码算法  21-34
    2.2.1 硬判决译码  21-24
    2.2.2 软判决译码  24-31
    2.2.3 LDPC其他译码方法  31-34
  2.3 LDPC码奇偶校验矩阵构造方法  34-35
  2.4 LDPC编码  35-37
  2.5 迭代译码的性能分析工具  37-41
    2.5.1 密度进化算法  38-39
    2.5.2 高斯近似算法  39-40
    2.5.3 EXIT图  40-41
  2.6 本章小结  41-46
第三章脉冲噪声信道中的LDPC译码  46-59
  3.1 引言  46
  3.2 脉冲加性噪声信道模型  46-48
  3.3 LDPC码简化译码算法  48-50
  3.4 几何信噪比  50-51
  3.5 EXIT及性能分析  51-52
  3.6 小结与问题  52-59
第四章 Nakagami信道中的LDPC译码及性能分析  59-84
  4.1 引言  59-60
  4.2 信道模型  60
  4.3 译码分析  60-68
    4.3.1 密度进化算法  60-62
    4.3.2 密度进化高斯近似  62-65
    4.3.3 AWGN信道  65
    4.3.4 瑞利信道  65-66
    4.3.5 RICE衰落信道  66-67
    4.3.6 Nakagami衰落信道  67-68
  4.4 对称性条件与稳定性条件  68-74
    4.4.1 AWNG信道对称性与稳定性条件  68-69
    4.4.2 Rayleigh信道对称性与稳定性  69-70
    4.4.3 RICE信道对称性与稳定性  70-72
    4.4.4 Nakagami信道对称性与稳定性  72-74
  4.5 信道状态未知时的LPDC译码  74-80
    4.6.1 信道初始化消息计算  74-77
    4.6.2 仿真结果分析  77-80
  4.6 结论  80-84
第五章 BICM-ID系统中的星座映射研究  84-110
  5.1 比特交织编码调制回顾  85-87
    5.1.1 比特交织编码调制  85-86
    5.2.2 使用迭代译码的比特交织编码调制  86-87
    5.2.3 多级编码调制(MLC)  87
  5.2 基于LDPC码BICM系统中的星座映射分析  87-95
    5.2.1 基于LDPC码的BICM-ID系统模型  87-90
    5.2.2 BICM-ID星座映射分析工具  90-91
    5.2.3 BICM-ID系统星座映射的EXIT分析  91-92
    5.2.4 仿真结果分析  92-95
  5.3 BI-STCM-ID系统中的星座映射分析  95-105
    5.3.1 BI-STCM-ID系统模型  95-97
    5.3.2 BI-STCM-ID系统渐进性能  97-98
    5.3.3 BI-STCM-ID星座映射的几个定理  98-105
  5.4 小结  105-110
第六章块衰落信道上迭代信道估计与译码  110-121
  6.1 引言  110
  6.2 信道模型  110-111
  6.3 迭代信道估计与译码  111-116
    6.3.1 信道估计  111-114
    6.3.2 比特对数似然比  114-115
    6.3.3 迭代盲信道估计与译码算法  115-116
  6.4 仿真结果  116-119
    6.4.1 MAP估计与ML估计  116-118
    6.4.2 块长M与信噪比对迭代信道估计与译码算法性能的影响  118-119
    6.4.3 硬判决与软判决对迭代信道估计与译码算法性能的影响  119
  6.5 结论  119-121
第七章结束语  121-124
  7.1 论文工作总结  121-122
  7.2 工作展望  122-124
攻读博士期间发表的论文  124-125
致谢  125

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