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LDPC码构造及其应用研究

作　者: 张丽丽
导　师: 赵泽茂
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 再入遥测技术 LDPC码 准循环LDPC BP译码算法 循环差集
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 112次
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内容摘要


低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码是一类基于稀疏校验矩阵的线性纠错码。由于该码采用迭代译码时具有逼近香农极限的特性且具有结构简单、译码可实现并行操作、易于硬件实现等优点,获得广泛关注。论文对LDPC码的构造方法和译码算法进行了深入研究,并对其在PCM/FM遥测系统下的性能进行了仿真分析。其主要内容如下：首先介绍LDPC码的提出及发展现状；然后系统介绍LDPC码的相关概念,其中涵盖LDPC码的定义、Tanner图表示、规则及非规则LDPC码、准循环(Quasi-Cyclic, QC) LDPC码、LDPC码通用编码方法等。其次,重点讨论LDPC码校验矩阵构造方法：随机构造法和结构化构造法。在此基础上,将完备循环差集和准循环码的特性相结合,提出一种基于循环差集的准循环LDPC码构造方法。该方法构造的校验矩阵不含长度为4和6的短环。仿真表明,AWGN信道下采用迭代译码算法,该方法构造的准循环码误码性能要优于随机LDPC码,且该方法更方便于硬件实现。针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码中准循环子矩阵的循环移位系数确定问题,提出基于Z形结构及等差数列结构的确定方法。该方法中,循环移位系数由简单的数学表达式确定,其对应的校验矩阵中无长度为4的短环。接下来全面讨论LDPC码的译码算法。重点分析BP译码算法和对数BP译码算法。提出一种改进的译码方法,当信噪比低于译码阀值时,改进的译码方法可以大幅减少迭代次数。最后简单介绍我国遥测技术的发展概况及基于LDPC码的PCM/FM再入遥测系统模型；在PCM/FM遥测系统下,对LDPC码进行了仿真分析。仿真表明,与未编码PCM/FM再入遥测系统相比,基于LDPC码的再入遥测系统在抗误码性能上有很大提高；译码算法方面,综合考虑误码性能与复杂度,归一化最小和算法实用性相对较强。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 数字通信系统  10-11
  1.2 信道编码  11-12
    1.2.1 信道编码定理  11
    1.2.2 信道编码理论的发展  11-12
  1.3 LDPC码概论  12-14
    1.3.1 LDPC码提出及其发展  12-13
    1.3.2 LDPC码的研究现状  13-14
  1.4 论文的主要工作及内容安排  14-16
第2章 LDPC码基本原理  16-22
  2.1 LDPC码基本概念  16-17
    2.1.1 LDPC码定义  16
    2.1.2 LDPC码的Tanner图表示  16-17
  2.2 规则LDPC码与非规则LDPC码  17-18
  2.3 QC-LDPC码  18
  2.4 LDPC码的通用编码方法  18-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 LDPC码校验矩阵构造  22-33
  3.1 随机化构造方法  22-23
    3.1.1 Gallager构造法  22-23
    3.1.2 Mackay构造法  23
  3.2 结构化构造方法  23-24
  3.3 一种基于循环差集的QC-LDPC码设计  24-28
    3.3.1 循环差集及其构造方法  24-25
    3.3.2 QC-LDPC码的构造  25-26
    3.3.3 仿真结果及分析  26-28
  3.4 基于Z形及等差数列结构QC-LDPC码构造  28-32
    3.4.1 相关定理  28-29
    3.4.2 无4环QC-LDPC码设计  29-30
    3.4.3 仿真结果及分析  30-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 LDPC码译码算法及改进  33-40
  4.1 BP译码算法  33-34
  4.2 LOG-BP算法  34-35
  4.3 改进的译码方法  35-39
    4.3.1 改进的译码方法  35-37
    4.3.2 仿真结果分析  37-39
  4.4 本章小结  39-40
第5章 LDPC码在PCM/FM再入遥测系统中的应用  40-53
  5.1 我国遥测技术发展概况  40-41
  5.2 基于LDPC码的PCM/FM遥测系统模型  41-42
  5.3 系统仿真  42-51
    5.3.1 PCM/FM系统仿真波形  42-46
    5.3.2 遥测系统下LDPC码性能仿真  46-51
  5.4 本章小结  51-53
第6章 总结与展望  53-55
  6.1 本文工作及创新之处  53-54
  6.2 需要进一步研究的问题  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
附录  60

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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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