非二进制低密度奇偶校验码（LDPC）译码性能研究

发布时间：2017-06-23 00:05

  本文关键词：非二进制低密度奇偶校验码（LDPC）译码性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：众所周知,低密度奇偶校验码(Low Density Parity-check Code,LDPC)是公认性能最优异的码字,它是一种能逼近Shannon容量限的渐进好码,在通信的各个领域内被大量广泛应用。而非二进制低密度奇偶校验码,即在有限域GF (q),q≠2上,对比二进制低密度奇偶校验码码因为有着更强的纠错和抗击突发错误的能力优势,同时更加能够满足如今通信需求,所以激起了学术界的广泛研究兴趣。但是目前来说,对其的研究还停留在一个起步发展阶段,完全不如在GF(2)上的LDPC码如此快速和成熟,其中一个很重要的原因就是在GF (q),q≠2的码字在译码环节中有着相当高的复杂度。因此,如何在保证一定优异性能的情况下,更好地去降低译码过程中的复杂度是如今研究非二进制LDPC码的一个非常关键的难点。本文将对非二进制LDPC码译码性能方面及其优化问题上进行深入研究,具体内容如下：首先,基于低密度奇偶校验码的理论知识,系统的说明了非二进制LDPC码与二进制LDPC码的不同之处,以及其导致性能差异的理由。同时针对非二进制低密度奇偶校验码的编译码理论,着重研究现有经典置信(BP)译码算法和扩展最小和(EMS)译码算法,并且全面的分析各自的优缺点。然后,完成非二进制LDPC码编译码仿真平台的搭建,通过针对非二进制LDPC码中扩展最小和EMS译码算法的大量仿真,重点研究译码性能的影响及其优化过程。深入分析截断信息中排序个数Nm对译码性能的影响程度,提出在保证一定的复杂度和性能要求上,选取排序个数的方法,为EMS译码算法的应用发展提供了支持。最后,通过修正因子的作用优化EMS译码性能,经过大量的数据仿真,全面地分析修正因子对译码性能的影响,以及其在不同信噪比状态下和不同排序个数等多方面因素中对性能影响作用的程度,总结和归纳出修正因子的影响因素和变化情况；然后根据不同的应用需求,提出对修正因子的选取和运用的规律；并且,经过大量仿真和对所得的仿真数据的分析,拟合出了以排序个数Nm的变化求取最优修正因子的模拟函数,便于工程上的应用。
【关键词】：非二进制 低密度奇偶校验码 修正因子 扩展最小和
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 LDPC码发展历程及研究现状11-14
• 1.2.1 信道编码的发展11-12
• 1.2.2 LDPC码的研究现状12-14
• 1.3 论文的章节安排14-16
• 第2章 非二进制LDPC码的基础理论16-21
• 2.1 伽罗华域定义16
• 2.2 非二进制LDPC码的定义16-18
• 2.3 非二进制LDPC码描述方式18-20
• 2.3.1 LDPC码的矩阵表示18-19
• 2.3.2 Tanner图表示19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 非二进制LDPC码的编译码算法21-37
• 3.1 非二进制LDPC码的编码方法21-26
• 3.1.1 基于高斯消去的全下三角形式编码方法22-24
• 3.1.2 基于系统形式的编码方法24
• 3.1.3 基于LU分解的编码方法24-25
• 3.1.4 基于RU快速编码方法25-26
• 3.2 非二进制LDPC码的译码算法26-36
• 3.2.1 传统的BP译码算法27-30
• 3.2.2 对数域上的BP译码算法30-32
• 3.2.3 最小和MS译码算法32
• 3.2.4 扩展最小和EMS译码算法32-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 非二进制LDPC码译码性能影响分析和仿真研究37-55
• 4.1 排序个数N_m对译码性能的影响分析37-40
• 4.1.1 对译码影响程度的仿真分析37-39
• 4.1.2 排序个数在目标性能要求下的设定39-40
• 4.2 修正因子对译码性能的影响分析40-50
• 4.2.1 理论分析41-42
• 4.2.2 对译码性能影响程度的仿真研究42-44
• 4.2.3 对不同信噪比下译码性能影响的仿真研究44-45
• 4.2.4 对不同排序个数译码性能影响的仿真研究45-48
• 4.2.5 对不同校验矩阵译码性能影响的仿真研究48-49
• 4.2.6 修正因子在目标性能要求下的设定49-50
• 4.3 其他影响因素的仿真结果50-53
• 4.3.1 迭代次数对译码性能的影响50-51
• 4.3.2 码率对译码性能的影响51-52
• 4.3.3 不同进制对译码性能的影响52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60

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本文编号：473431