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LDPC码迭代译码算法的研究

作 者: 孙冰
导 师: 张辉
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 低密度奇偶校验码 迭代译码 比特翻转算法 置信传播算法
分类号: TN911.22
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


低密度奇偶校验(LDPC)码是一类可以提供逼近香农容量限的线性分组码,具有较好的误码性能和较低的错误平层等诸多优点,码长较长时,甚至可以提供超过Turbo码的误码性能。由于Turbo码的发明以及LDPC码的重新发现,迭代译码这种技术受到了越来越多的关注。对于LDPC码而言,尽管优化的译码器可以提供很好的误码性能,但是由于其编译码算法的复杂度较高,在一定程度上限制了它在下一代数字通信和存储系统的大规模应用。本文在回顾了信道编码的基本知识和发展历史之后,详尽地介绍了LDPC码的定义及其图模型表达,并且分析了现有的LDPC码的构造方法。接下来,本文详细阐述了比特翻转(BF)类译码以及置信传播(BP)类译码这两大类不同的译码算法前者可以实现非常低的译码复杂度,而后者可以达到最优化的误码性能。具体介绍了包括比特翻转(BF),加权比特翻转(WBF),改善的加权比特翻转(IWBF),经典和积算法,对数域的和积算法等若干种当前比较被广泛接受的译码算法并给出了我们的仿真实验结果。最后,本文介绍了MIWBF、RRWBF、MMS、FMS和OMS等较新的译码算法,然后在前人的基础上,提出了PIWBF、FBF和LMMS等改进的LDPC迭代译码算法,并且通过仿真实验说明了这些算法在实际译码应用中可以带来优点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 数字通信系统  7-8
  1.2 香农容量(Shannon Capacity)  8-10
  1.3 纠错编码的发展  10-12
  1.4 LDPC 码的发展  12
  1.5 论文内容安排  12-13
第二章 LDPC 码概述  13-23
  2.1 LDPC 码的描述  13-18
    2.1.1 LDPC 码的定义  13-14
    2.1.2 线性分组码的Tanner 图表达  14-18
  2.2 LDPC 码的构造方法  18-21
    2.2.1 随机构造方法  18-20
    2.2.2 代数构造方法  20-21
  2.3 本章小结  21-23
第三章 LDPC 码的比特翻转(BF)类译码算法  23-31
  3.1 概述  23-24
  3.2 Gallager 的比特翻转算法(BF)  24-27
  3.3 加权比特翻转算法(WBF)  27-28
  3.4 改善的加权比特翻转算法(IWBF)  28-31
第四章 LDPC 码的置信传播(BP)类译码算法  31-47
  4.1 概述  31-33
  4.2 和积译码算法(SPA)  33-37
  4.3 对数域上的和积译码算法(Log-SPA)  37-41
  4.4 性能仿真分析  41-44
    4.4.1 仿真环境介绍  41-42
    4.4.2 性能仿真结果  42-44
  4.5 经典BPA 译码器的实现  44-47
第五章 改进的LDPC 码的迭代译码算法  47-69
  5.1 比特翻转类译码算法的改进  47-55
    5.1.1 对于迭代次数的改进的讨论(PIWBF)  47-50
    5.1.2 对于翻转比特位置记录的讨论(FBF)  50-52
    5.1.3 软判决中改进E 的计算方法的讨论一(MIWBF)  52-53
    5.1.4 软判决中改进E 的计算方法的讨论二(RRWBF)  53-55
  5.2 基于BP 的译码算法的改进  55-69
    5.2.1 最小和译码算法(Min-Sum)  56-57
    5.2.2 归一化最小和算法(Normalized MS)  57-58
    5.2.3 偏移最小和算法(Offset MS)  58-59
    5.2.4 改进的最小和译码算法(Modified MS)  59-60
    5.2.5 增加了线性参数因子的MMS 算法(LMMS)  60-63
    5.2.6 关于几种参数进行组合的讨论  63-64
    5.2.7 性能仿真  64-69
第六章 总结与展望  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-77
附录A  77-80
附录B  80-83
附录C  83-85
附录D  85-90

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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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