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LDPC码译码算法的研究

作　者: 韩凝
导　师: 王钢
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 低密度奇偶校验码 奇偶校验矩阵 置信传播算法 双向图
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 197次
引　用: 1次
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内容摘要


由于无线数据和多媒体业务的需求,下一代移动通信系统最大的特征就是要实现高速率的数据传输,因此保证数据通信的可靠性也就显得非常重要。信道编译码一直是通信理论中的研究热点,低密度奇偶校验码(Low-Density Parity-Check Codes,LDPC)就是研究热点之一。Gallager在1962年提出的LDPC码是一类可以用稀疏矩阵或双向图定义的线性分组码,它具有非常好的特点:性能逼近香农限,描述方便,易于进行理论分析,译码简单且可并行操作,适合硬件实现。由于LDPC码具备优异的性能、简洁的形式以及良好的应用前景等优点,近年来吸引了大量研究人员对其进行深入研究。本文首先介绍了信道编码和LDPC码的基本理论,接着对LDPC码的译码算法进行了深入研究。在介绍了概率域BP算法和对数域BP算法的基础上,重点研究了LDPC码改进的译码算法,包括校验消息处理修正的UMP_BP算法、归一化UMP_BP算法和补偿UMP_BP算法。UMP_BP算法相对于BP算法,将复杂的乘法运算大部分转换为加法和比较运算,大大的降低了译码复杂度,但同时也带来了性能上的一定损失。归一化UMP_BP算法和补偿UMP_BP算法针对此问题,将UMP_BP算法进行了改进。在与UMP_BP算法译码复杂度相似的条件下,改善了译码性能。最后,本文通过系统仿真对各种译码算法的性能进行了分析,仿真结果验证了改进的译码算法在性能方面的改善,为改进译码算法的实际应用打下了理论基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 数字通信系统  8-9
  1.2 信道编码的发展  9-11
  1.3 LDPC码的发展历程与现状  11-13
  1.4 论文的主要工作和研究内容  13-14
第2章 LDPC码基本原理及编码方法  14-25
  2.1 信道编码理论基础  14-15
    2.1.1 分组码  14
    2.1.2 线性分组码  14-15
  2.2 LDPC码的构造  15-19
    2.2.1 LDPC码的因子图表述  15-17
    2.2.2 Gallager的构造方法  17
    2.2.3 MacKay的构造方法  17-18
    2.2.4 准循环码的构造方法  18-19
  2.3 LDPC码的分类  19-21
    2.3.1 规则LDPC码和非规则LDPC码  19-20
    2.3.2 二元LDPC码和q元LDPC码  20-21
  2.4 LDPC码通用编码算法  21-24
    2.4.1 线性分组码通用编码  21-22
    2.4.2 LU分解  22
    2.4.3 高斯消去法  22
    2.4.4 LDPC码的有效编码方法  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 LDPC码的译码算法  25-45
  3.1 硬判决译码算法  25-29
    3.1.1 BF译码算法  25-27
    3.1.2 WBF译码算法  27-29
  3.2 软判决译码算法  29-35
    3.2.1 概率域BP译码算法  29-33
    3.2.2 对数域BP译码算法  33-35
  3.3 降低复杂度的BP译码算法  35-37
    3.3.1 UMP_BP译码算法  35-36
    3.3.2 迭代APP译码算法  36
    3.3.3 UMP_APP译码算法  36-37
  3.4 改进的UMP_BP算法  37-41
    3.4.1 校验节点处理的比较  37-38
    3.4.2 归一化UMP_BP算法和补偿UMP_BP算法  38-39
    3.4.3 校正因子的计算方法  39-41
  3.5 译码的噪声门限问题  41-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章 LDPC码译码算法的性能仿真  45-53
  4.1 仿真概述  45-46
  4.2 置信传播译码算法的仿真及性能分析  46-48
  4.3 UMP译码算法的仿真及性能分析  48-51
  4.4 改进的UMP_BP算法  51-52
  4.5 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  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 > 信道编码理论
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