LDPC码编译码及码辅助的载波同步研究

发布时间：2017-07-31 10:22

  本文关键词：LDPC码编译码及码辅助的载波同步研究

  更多相关文章： LDPC码 BP译码 全并行结构 节点分组结构 译码消息存储策略 多进制LDPC码 EM算法 码辅助载波同步 相偏估计

【摘要】：LDPC码是一种先进的信道编码技术,采用软判决译码算法时具有接近理想香农限的性能。LDPC码按照构造域可分为二进制LDPC码和多进制LDPC码。本文从二进制LDPC码入手,对LDPC码的编、译码算法进行研究,并在此基础上研究多进制LDPC码的构造和译码算法。同时,采用软判决的LDPC码译码消息中含有丰富的概率信息,论文研究多进制LDPC码的码辅助联合译码迭代载波同步,推导相应的公式,并进行仿真验证。论文的主要工作如下：(1)研究IEEE802.16e标准中校验矩阵具有准双对角结构的LDPC码以及基于该结构的快速编码方法。研究基于软判决的LDPC码译码算法,BP译码算法以及其改进算法MS算法；研究LDPC码译码器的结构：全并行结构以及节点分组结构,并分析各种译码器的性能。(2)以C语言和MFC为开发平台,设计并实现了一套LDPC码仿真测试软件。该软件分为四个模块：编码模块、调制传输模块、译码模块和仿真测试模块。其中编码模块支持IEEE802.16e标准中规定的19种码长、6种码率的LDPC码。调制传输模块支持BPSK、QPSK、16QAM以及64QAM四种调制方式。译码模块支持BP算法、MS算法两种译码算法,同时支持全并行结构和基于节点分组的部分并行结构。仿真测试模块可实现对多种LDPC码、调制方式和译码算法的误比特性能和收敛速度的仿真测试。(3)在LDPC译码程序的设计与实现过程中,论文提出一种LDPC码的译码消息存储结构和相应的译码实现过程。译码时,只存储校验矩阵非零元素对应的译码消息,并采用相应的方式对译码消息寻址。论文设计的LDPC码译码器在译码时能大大节省内存的占用,同时可有效的提高译码速度。(4)研究伽罗华域的基本概念、运算规则以及构造方法,并给出一种伽罗华域元素的表示方法以及软件计算方法；研究几种多进制LDPC码的构造方法；研究基于软消息的多进制LDPC码译码算法以及采用快速傅里叶变换的多进制LDPC码译码算法。(5)研究基于EM算法的码辅助载波同步算法。研究采用高阶调制的系统下,二进制LDPC的码辅助载波同步算法,推导相偏估计的表示形式。同时,提出多进制LDPC码的码辅助载波同步算法,推导多进制LDPC码系统中相偏估计的表示形式并给出算法步骤。仿真表明,当系统相偏在估计器收敛范围以内,该算法可使多进制LDPC编码系统的误比特率接近理想同步下的译码性能。
【关键词】：LDPC码 BP译码 全并行结构 节点分组结构 译码消息存储策略 多进制LDPC码 EM算法 码辅助载波同步 相偏估计
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符号说明12-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 数字通信系统模型14
• 1.2 最大似然译码14-15
• 1.3 LDPC码15-16
• 1.4 码辅助的载波同步16-17
• 1.5 论文的内容安排17-18
• 第二章 LDPC码的基本概念18-25
• 2.1 LDPC码简介18
• 2.2 TANNER图表示18-19
• 2.3 LDPC码的译码算法19-25
• 2.3.1 BP算法20-24
• 2.3.2 MS算法24-25
• 第三章 LDPC码编译码软件系统的设计与实现25-43
• 3.1 LDPC码编码25-31
• 3.1.1 IEEE802.16E标准中LDPC码的校验矩阵26-29
• 3.1.2 QC-LDPC码的快速编码算法29-31
• 3.2 调制与传输31
• 3.3 LDPC码译码器实现31-43
• 3.3.1 采用分组结构的译码器32-35
• 3.3.2 LDPC码译码消息存储结构35-37
• 3.3.3 LDPC码译码软件37
• 3.3.4 译码算法性能测试37-43
• 第四章 多进制LDPC码43-54
• 4.1 伽罗华域43-49
• 4.1.1 群43
• 4.1.2 加法和乘法的模运算43-44
• 4.1.3 有限域44-45
• 4.1.4 伽罗华域GF(2~m)的构造45-47
• 4.1.5 有限域运算的软件实现47-49
• 4.2 NB-LDPC码的构造方法49-51
• 4.2.1 随机构造方法49
• 4.2.2 基于循环群的构造方法49-51
• 4.3 NB-LDPC码的译码算法51-54
• 4.3.1 信道消息计算51-52
• 4.3.2 译码算法具体步骤52-54
• 第五章 码辅助的联合译码迭代载波同步算法54-68
• 5.1 最大似然估计54-55
• 5.2 EM算法概述55-57
• 5.3 码辅助的联合译码迭代载波同步算法57-63
• 5.3.1 相位偏移估计57-62
• 5.3.2 码辅助的联合译码载波同步算法62-63
• 5.4 仿真结果与分析63-68
• 总结与展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间的研究成果75-76
• 附件76

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本文编号：598682