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SRW-QC-LDPC码的设计及其在高速移动环境下的应用

作　者: 苏开友
导　师: 汪汉新
学　校: 中南民族大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: SRW-QC-LDPC码 围长 准三对角线结构 BP译码算法 COST207
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要


低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Codes，LDPC码）是一类校验矩阵具有稀疏性的线性分组码，其误码性能逼近香农极限。和Turbo码相比，LDPC码具有译码简单、低差错平台以及自交织等诸多优点，而且在长码中，其性能更是超过了Turbo码，因此越来越受到研究者的关注。由于随机构造的LDPC码结构复杂、存储量大等造成硬件实现非常困难。QC（Quasi Cyclic）-LDPC码[1]的校验矩阵由子矩阵阵列构成，其中子矩阵是零矩阵或循环移位的单位矩阵，这种阵列结构简单，而且存储量小，非常适合硬件实现，因此QC-LDPC码成为当前信道编码领域的研究热点之一。随着国家高速铁路网的日益完善，人们使用高铁出行的机会越来越多，在高铁中的通信需求也会越来越大。然而在高速移动环境下，无线通信信道的深衰落、长时延、多普勒频移等严重地影响了移动通信系统的通信能力。因此研究LDPC码在高速移动环境下性能，对提高在高速移动环境下的通信质量有着非常重要的意义。其中，由于在高速移动环境下，无线信道建模非常困难，需要考虑的因素很多，为此，本文采用欧洲GSM-R系统中的信道模型——COST207[2]，着重研究在该信道模型下QC-LDPC码的性能。主要研究工作内容及创新点如下：1、搭建了以LDPC码作为信道编译码的数字通信系统软件仿真平台，用于仿真研究。并在该平台下实现了近似下三角结构、准双对角线结构等多种结构的QC-LDPC码的构造及编译码算法，仿真对比了不同结构、不同构造方法的QC-LDPC码的误码性能；2、提出了一种码长码率灵活变化的SRW-QC-LDPC码的构造方法。其中，针对随机构造的LDPC码不易于硬件实现，改进了一种无需计算机搜索消除4环的方法；并根据准双对角线结构中包含大量度为2的节点会导致较高的错误平台，提出了一种准三对角结构，该结构能消除一部分度为2的节点。仿真结果表明，该码在误码性能损失不多的情况下，可实现码长、码率的灵活变化，提高了可用QC-LDPC码的范围；3、搭建了多种信道模型，重点研究了三种高速移动环境下的信道模型，并进行了多种结构的QC-LDPC码性能的仿真测试。

全文目录


目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 引言  10-11
  1.2 课题研究的背景及意义  11-12
  1.3 QC-LDPC 码的发展与应用  12
  1.4 主要研究内容及章节安排  12-14
第2章 QC-LDPC 码  14-33
  2.1 LDPC 码  14-24
    2.1.1 QC-LDPC 码下标矩阵的构造  16-18
    2.1.2 Block-LDPC 码  18-20
    2.1.3 IEEE802.16e 标准 LDPC 码  20-24
  2.2 仿真结果分析  24-32
    2.2.1 LDPC 码的性能分析  24-27
    2.2.2 不同结构的下标矩阵的性能对比  27-28
    2.2.3 Block-LDPC 码的性能分析  28-30
    2.2.4 准双对角线结构的性能分析  30-31
    2.2.5 两种结构的性能对比  31-32
  2.3 本章总结  32-33
第3章 码长、码率灵活变化的 SRW-QC-LDPC 码的设计  33-44
  3.1 引言  33
  3.2 构造方法  33-35
  3.3 优化方法  35-39
    3.3.1 对角线法优化法  35-36
    3.3.2 准三对角线结构  36-38
    3.3.3 准三对角线结构和准双对角线结构的编码复杂度对比  38-39
  3.4 仿真结果分析  39-43
    3.4.1 准三对角线结构的仿真分析  39-40
    3.4.2 SRW-QC-LDPC 码的仿真分析  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章 QC-LDPC 码的迭代译码算法  44-51
  4.1 引言  44
  4.2 BP 迭代译码算法  44-48
    4.2.1 LLR BP 迭代译码算法  46-47
    4.2.2 UMP BP-Based 算法  47
    4.2.3 其他改进算法  47-48
  4.3 仿真结果分析  48-49
    4.3.1 译码迭代次数的影响  48-49
    4.3.2 译码算法的对比  49
  4.4 本章小结  49-51
第5章 SRW-QC-LDPC 码在高速移动环境下的应用  51-65
  5.1 高速移动环境信道模型  51-58
    5.1.1 瑞利和莱斯衰落信道模型  51-53
    5.1.2 Jakes 衰落信道模型  53-55
    5.1.3 多径非相关瑞利衰落信道模型  55-56
    5.1.4 COST207 信道模型  56-58
  5.2 仿真结果分析  58-64
    5.2.1 瑞利和莱斯信道下的性能分析  58-59
    5.2.2 Jakes 衰落信道模型下的性能分析  59-60
    5.2.3 多径非相关瑞利衰落信道模型下的性能分析  60-62
    5.2.4 COST 207 信道模型下的性能分析  62-64
  5.3 本章小结  64-65
第6章 总结和展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信道编码理论
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