低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼是一種逼近香農(nóng)限的信道糾錯碼。因構(gòu)造的H矩陣中1元素密度很小,所以LDPC碼的編譯碼復(fù)雜度低、易于硬件實現(xiàn)。到目前為止,LDPC碼在眾多通信領(lǐng)域(深空通信、光纖通信、GPS定位、無線局域網(wǎng)甚至最新的5G通信)被采納為標準碼。本文回顧糾錯碼的發(fā)展史,總結(jié)LDPC碼在構(gòu)造、編碼、譯碼方向上的研究現(xiàn)狀。除此之外,還分析了糾錯性能的影響因素(碼長、碼率、迭代次數(shù)等)對譯碼產(chǎn)生的作用。在這些前提基礎(chǔ)上,對各種譯碼算法展開研究。本文對置信傳播(Belief-Propagation,BP)譯碼算法進行優(yōu)化和分析,給出自己的創(chuàng)新點。主要的研究工作如下。1、搭建MATLAB模擬環(huán)境,繪出基于有限域構(gòu)造準循環(huán)QC-LDPC(961,721)碼在加性白高斯(Additive White Gaussian Noise,AWGN)噪聲信道下,用二進制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)進行調(diào)制,各種譯碼算法的信噪比誤碼率曲線圖。仿真結(jié)果表明:軟迭代算法的糾錯曲線同一信噪比下誤碼率最小,說明它性能最優(yōu)。相對地,硬判決算法糾錯曲線同一信噪比下誤碼率最大,說明它的性能最差�；旌吓袥Q的譯碼曲線夾在兩者之間,性能也是兩者的中和。實際應(yīng)用的關(guān)鍵是按不同的需求選取不同的譯碼算法。2、針對傳統(tǒng)和積(Sum-Product,SP)算法變量節(jié)點之間可能存在相關(guān)性,導(dǎo)致一定迭代后的判決信息無法正確收斂,譯碼出錯的問題,通過改變信道初始化條件和校驗節(jié)點的處理過程,提出一種LDPC碼的改進和積譯碼算法。仿真結(jié)果表明:在最大迭代次數(shù)設(shè)16次,誤比特率(Bit Error Ratio,BER)為10~(-6)量級時,本文提出的改進和積算法比傳統(tǒng)和積譯碼算法誤碼曲線提升約0.4dB的凈編碼增益。在信噪比為5dB、5.5dB、6dB時,改進和積算法譯碼所需平均迭代次數(shù)較傳統(tǒng)和積算法大大減少,相應(yīng)地復(fù)雜度也就降低了。綜上,改進的和積譯碼算法能夠提升糾錯的性能并且能夠降低譯碼的復(fù)雜度。3、針對LDPC碼全并行譯碼帶來的算法復(fù)雜度高的問題,引入比特量化技術(shù)可以有效地降低譯碼復(fù)雜度、便于LDPC碼的編譯碼硬件實現(xiàn)。結(jié)合歸一化和偏置最小和算法的改進,把同時引入乘性因子和偏置因子的最小和算法用補全量化范圍的量化方式進行量化,修正信道信息,提出一種基于量化技術(shù)改進的LDPC碼譯碼算法。仿真分析發(fā)現(xiàn):當誤碼率BER=10~(-4)時,本文提出的改進算法比原算法提升約0.25dB的凈編碼增益,改進的算法實現(xiàn)了性能和復(fù)雜度的有效平衡。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN911.22
【部分圖文】：

minSN (2.1Shannon 限下信道容量最大，且碼率與 Shannon 限一一對應(yīng)。因此，我們可以用相同碼率下的誤碼曲線與 Shannon 限的距離來分析 LDPC 碼的糾錯性能。2.5 影響性能因素LDPC 碼的碼長、碼率、迭代次數(shù)等因素均會對其性能產(chǎn)生重要影響。在碼長方面，利用有限域乘法群的構(gòu)造方法構(gòu)造出三種不同碼長的 LDPC 碼長分別為：378、762、1530。畫出碼率 R 0.5，三種碼長的 LDPC 碼在對數(shù)域譯碼算法下的誤碼率曲線圖。仿真條件為：BPSK 調(diào)制、AWGN 信道傳輸、最代次數(shù)設(shè) 16 次。由圖 2.5 得出：在低信噪比下，信號受噪聲影響較大，性能較差隨著 SNR 的增加，信號質(zhì)量越來越好，碼長越大獲得的凈編碼增益越好。

重慶郵電大學碩士學位論文 第2章 LDPC碼的基本理論在碼率方面，圖 2.6 給出有限域乘法群的構(gòu)造方法構(gòu)造出碼長為 1530，碼率分別為：0.5、0.67、0.75，BPSK 調(diào)制，AWGN 信道傳輸，最大迭代次數(shù)設(shè) 16 次，對數(shù)域和積譯碼算法的誤碼率曲線圖。由圖 2.6 得出：當信噪比較小時，各碼率的糾錯性能區(qū)分不大；當信噪比增大時，同樣碼長的 LDPC 碼碼率越大表示編碼序列中校驗位越少，糾錯性能也就越差。

圖 2.7 三種同碼長同碼率不同迭代次數(shù) LDPC 碼的仿真對比圖2.6 小結(jié)本章首先給出 LDPC 碼的定義，接著陳述了 LDPC 碼的三個表示方式以及幾種LDPC 碼的構(gòu)造方法，然后對常用的編碼算法和性能指標和影響因素做個簡要的說明。通過仿真分析得到：碼長越長，碼率越小，迭代次數(shù)合適的 LDPC 碼可以獲得更好的糾錯性能。本章的研究為下文研究 LDPC 碼的譯碼算法提供前提條件。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 袁建國;何昌偉;高文春;王永;;適用于LDPC碼的新穎自適應(yīng)聯(lián)合加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法[J];重慶郵電大學學報(自然科學版);2015年06期

2 張高遠;周亮;文紅;;LDPC碼加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法研究[J];電子與信息學報;2014年09期

本文編號：2888095