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可变码率低密度奇偶校验码的构造及其应用研究

作　者: 陈亮
导　师: 张文军
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 低密度奇偶校验码码率兼容准循环置信传播有限几何
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近年来,通信技术的发展日新月异,其中信道编码作为通信系统中不可替代的基本技术,也在理论研究和实际应用种取得了长足的进步。低密度奇偶校验码(LDPC码)的研究和实现,是继Turbo码之后在纠错编码领域的又一重大进展。LDPC码的优异性能及其在信息可靠传输和磁存储技术中的良好应用前景,已引起国际上学术界和IT业界的高度重视,成为当今信道编码领域最瞩目的研究热点。本文主要研究可变码率的LDPC码,提出了一种构造码率兼容LDPC码的全新策略,并基于此给出了多种新的构造算法及硬件实现方案。还在此基础之上提出了一种新的II型混合自动重传请求方案。本文首先简要地介绍了信道编码技术的研究背景以及发展现状,回顾了低密度奇偶校验码的发展历程;对LDPC码的经典译码与编码算法进行了总结分析,提出了指导构造的重要结论。在此基础上,对随机性构造和确定性构造两类构造方法的代表性构造方法进行分析。本文介绍了有限几何空间的理论基础和基于有限几何QC-LDPC码的构造方法,因为这类构造方法可以简单地实现在线性时间内进行编码,故而对实际复杂度受限系统有重要意义。然后还分析了基于有限几何LDPC码的缩短和扩展,这两种方法都可以用来生成不同码率的新码。本文创新地提出了一种构造码率兼容低密度奇偶校验码的新策略,并基于此给出了多种新的构造算法。新算法可以用同一个译码器来对一系列不同码率的LDPC码进行译码。本文还提出了一种可对RC-LDPC码在线性时间内进行编码的新方法。本文还创新性地利用提出的新策略地将QC-LDPC码和RC-LDPC码两种重要的实用信道编码技术结合在了一起,并着重分析研究了实现准循环RC-LDPC码的硬件结构。作为RC-LDPC码在实际系统中的应用,本文还提出了一种新的II型混合自动重传请求方案。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
缩略语说明  8-12
第一章绪论  12-20
  1.1 低密度奇偶校验码发展概述  12-14
  1.2 低密度奇偶校验码介绍  14-18
  1.3 本文的工作  18-20
第二章低密度奇偶校验码的构造及编译码原理  20-37
  2.1 低密度奇偶校验码的译码算法  20-26
    2.1.1 引言  20-22
    2.1.2 置信传播迭代译码算法  22-25
    2.1.3 对数域上的置信传播迭代译码算法  25-26
  2.2 低密度奇偶校验码的编码算法  26-29
    2.2.1 引言  26-27
    2.2.2 传统编码算法  27
    2.2.3 RU简化编码算法  27-29
  2.3 低密度奇偶校验码的构造  29-36
    2.3.1 引言  29-30
    2.3.2 LDPC码的随机性构造方法  30-34
      2.3.2.1 随机搜索算法  31
      2.3.2.2 扩展比特填充算法  31-33
      2.3.2.3 Mackay构造方法  33-34
    2.3.3 LDPC码的确定性构造方法  34-36
      2.3.3.1 基于准循环分组码的LDPC码  34-35
      2.3.3.2 基于线性同余序列的LDPC码  35-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章准循环低密度奇偶校验码的构造  37-51
  3.1 准循环低密度奇偶校验码概述  37-38
  3.2 基于有限几何空间的准循环低密度奇偶校验码的构造  38-43
    3.2.1 欧氏有限几何空间  38-40
    3.2.2 有限域的扩展和欧氏有限几何LDPC码  40-43
  3.3 有限几何LDPC码的扩展和缩短  43-50
    3.3.1 有限几何LDPC码的扩展  43-48
    3.3.2 有限几何LDPC码的缩短  48-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章码率兼容低密度奇偶校验码的构造  51-71
  4.1 码率兼容低密度奇偶校验码构造方法概述  51-55
  4.2 构造码率兼容低密度奇偶校验码的新策略  55-63
    4.2.1 密度演化理论  55-58
      4.2.1.1 消息的密度演化  56-57
      4.2.1.2 门限值的确定  57-58
    4.2.2 高斯近似算法  58-59
    4.2.3 码率兼容低密度奇偶校验码的扩行算法  59-63
  4.3 可线性时间编码的码率兼容低密度奇偶校验码的构造  63-70
    4.3.1 渐进边增长算法  64-67
    4.3.2 母码优化算法  67-70
  4.4 本章小结  70-71
第五章准循环结构的码率兼容低密度奇偶校验码  71-79
  5.1 基于新策略的码率兼容QC-LDPC码的构造  71-73
  5.2 码率兼容QC-LDPC码的编码  73-78
    5.2.1 串行编码  74-77
    5.2.2 并行编码  77-78
  5.3 本章小结  78-79
第六章可变码率低密度奇偶校验码的应用  79-88
  6.1 可变码率低密度奇偶校验码的应用概述  79
  6.2 混合自动重传请求系统  79-83
    6.2.1 混合ARQ系统模型  80-81
    6.2.2 重传方式  81
    6.2.3 检错方式  81-82
    6.2.4 合并技术  82-83
      6.2.4.1 I型混合ARQ  82
      6.2.4.2 II型混合ARQ  82-83
      6.2.4.3 III型混合ARQ  83
  6.3 II型混合ARQ系统的新方案  83-87
  6.4 本章小结与展望  87-88
结束语  88-89
参考文献  89-93
致谢  93-95
攻读学位期间发表的学术论文  95

可变码率低密度奇偶校验码的构造及其应用研究

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