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LDPC编译码技术研究及其在遥测系统中的应用

作　者: 彭世章
导　师: 赵泽茂；李齐良
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 脉冲编码调制/调频体制 低密度校验码 高效编码 差分译码算法 软值归零
分类号: TP873
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 36次
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内容摘要


低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码是一类能逼近Shannon限的线性分组码。由于具有强大的纠错性能、较低的译码复杂度、较低的地板效应等诸多优点,它在信息可靠传输中的应用前景已经引起了学术界和产业界的极大关注,成为信道编码领域研究的热点。结合科研项目,采用理论分析、计算机仿真的方法,对LDPC码的编译码原理、校验矩阵的构造、译码算法进行了深入地研究。然后,搭建了PCM/FM遥测系统仿真平台,将LDPC码应用于该遥测系统中。最后,对它在遥测系统中的性能进行了仿真分析。论文完成的主要工作有以下几部分：1.针对随机构造的LDPC码编码复杂度高、占用存储资源多,不利于硬件实现的缺点,本文给出了一种低编码复杂度的准循环LDPC码的构造方法,降低了编码时延和编码器所需硬件资源。2.为提高LDPC码的译码性能及降低其计算复杂度,介绍了一种基于最小和的差分译码算法。在该算法中,LDPC码在二分图上传递的消息采用概率差分值,校验节点的处理采用最小和(或最大积)算法。相比于最小和算法,在误码率为10-5时,可获得0.4dB左右的信噪比增益,而译码复杂度并没有明显增加。3.针对中、高信噪比下LDPC码译码错误振荡迭代不收敛的问题,提出了一种基于置信传播算法的修正LDPC译码算法,即软值归零BP算法。该算法通过将振荡迭代的变量节点传递的外信息置零,减少错误信道消息对迭代译码的影响,较大地改善了译码性能。而且,它还给出了振荡迭代节点的判定准则,提高了振荡迭代节点判定的准确性。仿真结果表明,在中、高信噪比区且译码迭代次数相同的情况下,软值归零BP算法能比BP算法获得更好的译码性能。在BRE为10-6时,约有0.5dB的信噪比增益。4.根据PCM/FM遥测系统的特点,构建基于LDPC码的编码PCM/FM遥测系统模型。为衡量该系统的性能,本文将构造的准循环LDPC码应用于该系统,并对系统性能进行了仿真分析。仿真结果表明,在BRE为10-5时,经过LDPC编码的PCM/FM遥测系统在Rayleigh衰落信道中可获得8dB的编码增益。相比于技术比较成熟的Turbo码,也有2～3 dB的信噪比增益,且具有更低的差错平台,更低的复杂度。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 信道编码理论及其发展  10-11
  1.2 LDPC码研究进展  11-14
    1.2.1 LDPC码的构造  11-12
    1.2.2 LDPC码的译码  12-13
    1.2.3 LDPC码的性能分析  13
    1.2.4 LDPC码应用  13-14
  1.3 LDPC码在PCM/FM中的研究现状  14
  1.4 论文的主要工作及内容安排  14-15
第2章 LDPC码概述  15-22
  2.1 LDPC码的表示  15-17
    2.1.1 LDPC码的矩阵表示  15
    2.1.2 Tanner图表示  15-16
    2.1.3 度数的分布  16-17
  2.2 规则LDPC码与非规则LDPC码  17-19
  2.3 LDPC码的编码  19-21
    2.3.1 基于高斯消去的编码  19-20
    2.3.2 基于近似下三角矩阵的编码  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 LDPC码的构造  22-30
  3.1 准循环LDPC码  22-23
    3.1.1 QC-LDPC码的小环分布  22-23
    3.1.2 大环QC-LDPC码的构造  23
  3.2 低复杂度QC-LDPC码的构造  23-29
    3.2.1 高效QC-LDPC编码  24-26
    3.2.2 仿真结果及分析  26-29
  3.3 本章小结  29-30
第4章 LDPC码的译码算法  30-47
  4.1 基于置信传播的算法  30-35
    4.1.1 概率BP算法  31-33
    4.1.2 LLR-BP算法  33-34
    4.1.3 最小和算法  34-35
  4.2 基于最小和的差分译码  35-39
    4.2.1 基本思想  35
    4.2.2 算法描述  35-37
    4.2.3 计算复杂度分析  37-38
    4.2.4 仿真结果及分析  38-39
  4.3 基于振荡迭代的修正BP译码算法  39-46
    4.3.1 译码过程的收敛特性  40-41
    4.3.2 振荡节点的判定准则  41-42
    4.3.3 软值归零译码算法  42-43
    4.3.4 性能仿真及结果分析  43-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章 LDPC码在PCM/FM系统中的性能分析  47-56
  5.1 基于LDPC码的PCM/FM系统模型  47-48
  5.2 PCM/FM遥测系统数字仿真  48-53
    5.2.1 PCM/FM系统仿真参数设置  48-49
    5.2.2 PCM/FM系统仿真波形  49-53
  5.3 基于LDPC码的PCM/FM遥测系统性能分析  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第6章 总结与展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 远动技术 > 远动化系统 > 远距离测量、远距离测量系统
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