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多进制LDPC码译码算法的研究

作　者: 张誉
导　师: 雷菁
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 多进制LDPC码 低复杂度 FHT变换 BP算法 EMS算法
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


低密度奇偶校验(Low Density Parity-check Code,LDPC)码是由Gallager在1962年首先提出的一种纠错码,是现如今除Turbo码以外的另一种具有接近香农限的码,与Turbo码相比,LDPC码具有较低的译码复杂度和更为灵活的码速等优势,将来一定会取代Turbo码的主导地位,特别是多进制LDPC码,具有更强的纠突发噪声和抗随机噪声的能力,非常适合用于高阶调制系统,是当前通信领域研究的热点。目前,对二进制LDPC码编译码的研究已经比较成熟,而对于多进制LDPC码,虽然二进制领域的很多理论可以等价应用到多进制,但译码的高复杂度问题一直限制着多进制LDPC码的应用。因此,如何在保证性能的同时降低译码复杂度成为了多进制LDPC码研究的瓶颈。本文重点针对多进制LDPC码译码算法展开研究,提出了一种新的低复杂度译码算法。包含的主要研究工作如下:1.基于LDPC码的基础理论,分析了多进制LDPC码引入的依据,对比了多进制与二进制的区别,并研究了其导致性能差异的原因;2.基于对多进制LDPC码的理论分析,研究了现有的传统译码算法和简化译码算法,包括BP算法、LLR-BP算法、FFT-BP算法、EMS算法等,并通过仿真分析其各自的优势和不足;3.仿真验证了FFT与FHT两种数学变换在多进制LDPC码译码算法中的等价性;4.基于引入对数域的LLR-FHT-BP算法,结合EMS算法的“去尾”思想,研究提出了一种具有复杂度低、存储需求少、时间耗费小等特质的新的译码算法,同时也分析了其存在的不足和缺陷,并引入相应的改进方案,最后仿真论证新算法的优势及改进措施的效果。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 LDPC 码的发展历史及研究现状  11-13
  1.2 LDPC 码的应用及发展前景  13-14
  1.3 论文研究的意义及主要内容  14-16
第二章 LDPC 码的基本理论  16-23
  2.1 LDPC 码的定义  16-18
  2.2 有限域理论  18-21
  2.3 多进制LDPC 码的表征  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 基于FHT 的快速译码算法研究  23-41
  3.1 传统的译码算法  23-32
    3.1.1 BP 算法  23-26
    3.1.2 LLR-BP 算法  26-29
    3.1.3 复杂度分析及仿真对比  29-32
  3.2 简化的译码算法  32-35
    3.2.1 FFT-BP 算法  32-34
    3.2.2 FHT 与FFT 两种变换的对比仿真  34-35
  3.3 FHT-BP 算法的对数域扩展  35-40
    3.3.1 附带符号的对数域运算规则  36-37
    3.3.2 基于对数似然比的哈特莱译码算法  37-38
    3.3.3 性能仿真与数据分析  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 低复杂度的EMS 算法研究及改进  41-55
  4.1 EMS 算法的研究及改进  41-48
    4.1.1 EMS 算法  41-43
    4.1.2 EMS 算法的震荡性能分析及改进  43-46
    4.1.3 性能仿真与数据分析  46-48
  4.2 EMS 算法的优化设计  48-52
    4.2.1 EMS 算法优化的基本思想  48-49
    4.2.2 EMS 算法优化的方案及证明  49-50
    4.2.3 EMS 优化算法的迭代流程  50-52
  4.3 性能仿真与数据分析  52-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章 一种新的多进制LDPC 码译码算法  55-67
  5.1 EMS 算法与FHT 变换相结合的缺陷  55-58
  5.2 LFE-original 算法的改进  58-63
    5.2.1 近似补偿改进  58-61
    5.2.2 迭代停止改进  61-63
  5.3 性能仿真与数据分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
结束语  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
作者在学期间取得的学术成果  73-74
附录A 1/2 码率具有PEG 环结构的不规则多进制LDPC 码  74-75
附录B GF（16）域上LFE 算法的性能对比  75-76

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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
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