發(fā)布時間：2018-05-07 11:01

  本文選題：多進制低密度奇偶校驗碼 + 低編碼復(fù)雜度��； 參考：《哈爾濱工程大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：數(shù)字信息在具有時變特性的無線信道中傳輸時,由于受到噪聲的影響會導(dǎo)致接收端不能接收正確的信息,對人們的日常生活造成嚴重的影響。而大多數(shù)實用的通信系統(tǒng)都是基于無線通信的,因此如何提高無線通信的通信質(zhì)量是需要解決的首要問題之一。而將糾錯性能優(yōu)異的信道編碼技術(shù)即LDPC碼應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)是一種解決無線通信質(zhì)量問題的有效措施。隨著通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及用戶對高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)需求的不斷增加,未來無線通信技術(shù)必須具有提供更高數(shù)據(jù)傳輸速率、更高頻帶利用率以及更高通信質(zhì)量業(yè)務(wù)的能力,因此在未來的無線通信中采用的通信技術(shù)必須滿足高頻帶利用率、高可靠性的需求。此時多進制LDPC碼與二進制LDPC碼相比,具有更顯著的優(yōu)勢,但其高編譯碼復(fù)雜度阻礙了其實用化進程。因此,對多進制LDPC碼的編譯碼算法進行優(yōu)化,構(gòu)造具有較強糾錯性能的中短碼長LDPC碼,對高階域LDPC碼調(diào)制一體化方案進行設(shè)計以及對多進制LDPC碼的應(yīng)用進行研究,具有重要的理論分析和實際應(yīng)用意義。論文針對多進制LDPC碼編譯碼算法優(yōu)化以及應(yīng)用進行了深入的研究,并取得了一定的研究成果:首先,針對隨機構(gòu)造多進制LDPC碼的高編碼復(fù)雜度,基于線性編碼復(fù)雜度的迭代編碼算法,提出了一種直接構(gòu)造具有下三角結(jié)構(gòu)的非規(guī)則LDPC碼的方法—改進的EBF算法/改進的PEG算法,該方案從改進編碼方案和構(gòu)造校驗矩陣兩方面來降低算法的復(fù)雜度,改進構(gòu)造算法構(gòu)造的LDPC碼字與原構(gòu)造算法構(gòu)造的碼字相比,可在不損失糾錯性能的前提下,極大降低系統(tǒng)的編碼復(fù)雜度,從而為進一步的硬件實現(xiàn)提供了理論參考。針對代數(shù)構(gòu)造多進制QC-LDPC碼算法糾錯性能較差的缺陷,及鑒于無線信道的時變特性,提出了一種基于掩蓋刪余技術(shù)構(gòu)造QC-LDPC碼的算法�；谘谏w技術(shù),可以降低硬件實現(xiàn)復(fù)雜度以及提高結(jié)構(gòu)構(gòu)造算法構(gòu)造的LDPC碼字的糾錯性能;基于刪余技術(shù),可以構(gòu)造碼率自適應(yīng)的QC-LDPC碼,從而提高通信系統(tǒng)的平均有效性。其次,在研究多進制LDPC碼譯碼算法的基礎(chǔ)上,提出了一種多進制LDPC碼的改進隨機譯碼算法,該譯碼算法在具有低校驗節(jié)點及交織運算復(fù)雜度同時,可進一步降低變量節(jié)點的運算復(fù)雜度,同時針對多進制隨機譯碼僅當q≤16時有效的問題,該算法對隨機譯碼算法進行一定的改進,使之可以適用于q16的情況。最后,在研究協(xié)作中繼通信系統(tǒng)中聯(lián)合信道編碼-網(wǎng)絡(luò)編碼方案的基礎(chǔ)上,提出了一種具有低編碼復(fù)雜度的聯(lián)合LDPC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼方案,該方案采用低編碼復(fù)雜度的校驗矩陣構(gòu)造算法,從而降低整個系統(tǒng)的運算復(fù)雜度;該方案不僅具有優(yōu)異的糾錯性能,同時顯著提高了系統(tǒng)容量。在研究多進制LDPC碼、網(wǎng)絡(luò)編碼的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的聯(lián)合信道編碼調(diào)制-網(wǎng)絡(luò)編碼一體化設(shè)計方案,即多進制LDPC碼-BICM-網(wǎng)絡(luò)編碼方案。該方案將多進制信道編碼調(diào)制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)相結(jié)合,譯碼時考慮到序列的相關(guān)性,采用聯(lián)合迭代相關(guān)譯碼算法,保證系統(tǒng)有效性的同時提高了系統(tǒng)的可靠性。該方案與無中繼、信源不相關(guān)的多進制LDPC-BICM系統(tǒng)相比,均有著顯著的編碼增益;且隨著相關(guān)系數(shù)的增加,編碼增益的改善越明顯。
[Abstract]:When digital information is transmitted in a wireless channel with time-varying characteristics, due to the influence of noise, the receiver can not receive correct information and cause serious influence on people's daily life. Most practical communication systems are based on wireless communication, so how to improve the communication quality of wireless communication needs solutions. It is one of the most important issues to solve the problem, and the application of LDPC code to wireless communication system is an effective measure to solve the problem of wireless communication quality. With the development of communication technology, the continuous development of Internet technology and the increasing demand of high quality multimedia services by users, the future wireless communication technology It must have the ability to provide higher data transmission rates, higher frequency band utilization and higher communication quality services. Therefore, the communication technology used in future wireless communication must meet the high frequency band utilization and high reliability requirements. At this time, the multilevel LDPC code has a more significant advantage compared with the binary LDPC code, but it is highly compiled. The code complexity hinders the process of actual use. Therefore, it optimizes the encoding and decoding algorithm of the multilevel LDPC code and constructs a medium and short code length LDPC code with strong error correction performance. It is important for theoretical analysis and practical application to design the LDPC code modulation integration scheme in high order domain and to study the application of the multilevel LDPC code. In this paper, the optimization and application of LDPC coding and decoding algorithm are studied in this paper, and some research results are obtained. Firstly, a kind of irregular LDPC code with lower trigonometric structure is proposed, which is based on the high coding complexity of random construction of multilevel LDPC codes and the iterative coding algorithm based on the complexity of linear coding. The improved EBF algorithm / improved PEG algorithm, which reduces the complexity of the algorithm from two aspects of improving the coding scheme and constructing the checkout matrix, improves the LDPC codeword constructed by the construction algorithm and the codeword constructed by the original construction algorithm. It can greatly reduce the coding complexity of the system without losing the error correction performance. It provides a theoretical reference for further hardware implementation. In view of the defects in the poor error correction performance of the algebraic structure of the multi band QC-LDPC code algorithm, and in view of the time-varying characteristics of the wireless channel, an algorithm for constructing QC-LDPC codes based on the concealment and deletion technique is proposed. Based on the concealment technology, the complexity of hardware implementation can be reduced and the structure construction can be improved. The algorithm constructs the error correction performance of the LDPC codeword; based on the censoring technique, the code rate adaptive QC-LDPC code can be constructed to improve the average effectiveness of the communication system. Secondly, on the basis of the study of the multilevel LDPC code decoding algorithm, an improved random decoding algorithm for the multilevel LDPC code is proposed. The decoding algorithm has a low checksum node. And the complexity of interlacing operation can further reduce the computational complexity of the variable node. At the same time, the algorithm improves the random decoding algorithm to the case of Q16. At the same time, the algorithm can be applied to the case of the random decoding algorithm. Finally, the joint channel coding network in the research cooperative relay communication system is used. On the basis of the coding scheme, a joint LDPC code network coding scheme with low coding complexity is proposed. The scheme uses a low coding complexity check matrix to construct an algorithm to reduce the computational complexity of the whole system. The scheme not only has excellent error correction performance, but also significantly improves the system capacity. On the basis of LDPC code and network coding, a new integrated channel coding and modulation network coding scheme is proposed, that is, the multi band LDPC code -BICM- network coding scheme. This scheme combines the multi band channel coding modulation technology with the network coding technology, and takes into account the correlation of the sequence in the decoding, and uses the joint iterative correlation. The decoding algorithm ensures the effectiveness of the system while improving the reliability of the system. This scheme has significant coding gain compared with the non relaying and unrelated source LDPC-BICM system, and as the correlation coefficient increases, the improvement of the coding gain is more obvious.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.22

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本文編號：1856663