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深空通信中LDPC码译码性能分析

作　者: 李佳
导　师: 姬红兵
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 深空通信 LDPC码 和积译码算法 APSO-EXIT图法
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 262次
引　用: 5次
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内容摘要


深空通信传输距离遥远,信号能量衰减严重,需要用高增益的信道编译码等技术措施来确保信息可靠传输。低密度奇偶校验(Low-Density Parity Check, LDPC)码以其卓越的性能,正在深空通信领域得到越来越多的关注。因此,如何对LDPC码译码性能进行有效地分析,并设计出性能优越的LDPC码是本文所要研究的关键问题。本文首先在讨论了LDPC码的基本概念及编码算法基础上,重点对和积译码、最小和译码及其改进等译码算法进行了详细地分析。实验结果表明,改进的最小和译码算法的准确性逼近和积译码算法,复杂度较低,适合工程应用。其次,研究了LDPC码的几种译码性能分析方法。其中,EXIT图法是从互信息的角度分析LDPC码译码性能,较密度进化理论和高斯逼近法具有更好的准确性和鲁棒性,但是EXIT图法存在不能自动搜索译码阈值和度分布对的问题。针对这一问题,本文提出了一种新的译码性能分析方法——APSO-EXIT图法。该方法设计了衡量EXIT曲线匹配程度的全局代价函数,运用APSO算法对度分布对进行快速迭代优化,迭代过程中无需固定CND (Check Nodes Decoder校验节点译码器)曲线,可以获得EXIT曲线更加匹配的优化度分布对和更高更接近Shannon限的译码阈值。最后,将APSO-EXIT图法搜索到的度分布对和译码阈值应用于校验矩阵构造中,得到了性能优良的LDPC码。同时将LDPC-SPC联合编译码方法引入深空通信,设计出两种适合于深空通信的LDPC码编译码方案。仿真结果表明,所提出的APSO-EXIT图法译码性能分析方法有效可行,两个设计方案在信噪比大于0.7dB时,误比特率均低于10-5,可以满足深空通信的需求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 研究背景和意义  7-8
  1.2 纠错码的发展  8-10
  1.3 LDPC码研究现状  10-11
  1.4 论文的主要内容及章节安排  11-13
第二章 LDPC码概述及编码算法  13-23
  2.1 LDPC码概述  13-16
    2.1.1 LDPC码基本概念  13-14
    2.1.2 Tanner图  14-15
    2.1.3 LDPC码的分类  15-16
  2.2 LDPC码编码算法  16-18
    2.2.1 校验矩阵的构造  16-17
    2.2.2 LDPC码编码  17-18
  2.3 仿真结果及分析  18-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 LDPC码译码算法  23-37
  3.1 LDPC码的译码原理  23-24
  3.2 硬判决译码算法  24-26
    3.2.1 比特翻转译码算法  24-25
    3.2.2 加权比特翻转译码算法  25-26
  3.3 软判决译码算法  26-30
    3.3.1 和积译码算法  26-28
    3.3.2 最小和译码算法  28-29
    3.3.3 最小和译码算法改进  29-30
  3.4 LDPC-SPC联合编译码算法  30-32
    3.4.1 LDPC-SPC硬判决译码算法  30-31
    3.4.2 LDPC-SPC软判决译码算法  31-32
  3.5 仿真结果及分析  32-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章 LDPC码译码性能分析方法研究  37-51
  4.1 密度进化理论  37-38
  4.2 LDPC码高斯逼近方法  38-39
  4.3 基于EXIT图的常规LDPC码译码性能分析方法  39-45
    4.3.1 基于EXIT图的曲线分析法和轨线分析法  39-42
    4.3.2 基于EXIT图的方程分析法  42-45
  4.4 基于EXIT图的自适应微粒群度分布对优化方法  45-49
    4.4.1 APSO算法  45-46
    4.4.2 APSO-EXIT图算法  46-49
  4.5 仿真结果及分析  49-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章 深空通信中LDPC码编译码方案设计  51-57
  5.1 深空通信系统  51-52
  5.2 LDPC码参数仿真与分析  52-54
  5.3 深空通信中LDPC码方案设计  54-56
  5.4 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 全文总结  57-58
  6.2 未来展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
作者在读期间的研究成果  64-65

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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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