本文關鍵詞：QC-LDPC碼構造優(yōu)化及其在分布式信源壓縮中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：尋找無限接近香農限的高性能信道編碼一直是人們所關注的焦點。低密度奇偶校驗(LDPC, Low-density Parity-check)碼作為其卓越性能的領跑者之一,其復雜的編譯碼結構阻礙了其發(fā)展的空間。準循環(huán)低密度奇偶校驗(QC-LDPC, Quasi-Cyclic Low-density Parity-check)碼作為LDPC碼特殊結構中的一種,由于其簡單的編譯碼結構,使其獲得了比LDPC碼更廣闊的應用前景。然而,其相應校驗矩陣Tanner圖中短環(huán)的存在會嚴重影響其碼的譯碼性能。因此,如何能夠精準、有效定位Tanner圖中的短環(huán),降低其對譯碼性能的影響,構造出無限接近香農限的QC-LDPC碼已經成為近年來該領域的研究熱點。 本文從LDPC碼的基本理論和相關技術的研究出發(fā),圍繞著如何減少QC-LDPC碼校驗矩陣中短環(huán)數量,構造性能優(yōu)良的QC-LDPC碼進行了深入的研究,提出了基于完全樹展開的QC-LDPC碼環(huán)長統(tǒng)計算法,以及QC-LDPC碼的結構化構造算法,并將其所構造的QC-LDPC碼應用于光通信網絡中,糾正其所產生的誤碼。然后,進一步開展了QC-LDPC碼在分布式信源壓縮和聯合迭代譯碼算法中的應用研究,提出了基于Kalman濾波器和QC-LDPC碼的數據壓縮算法和三相關信源聯合迭代譯碼算法。本文研究內容和創(chuàng)新成果如下： 1.針對精確統(tǒng)計QC-LDPC碼校驗矩陣中短環(huán)分布的問題,提出了一種基于基矩陣完全樹展開的QC-LDPC碼環(huán)長統(tǒng)計算法。該算法通過對文中所提幾種特殊環(huán)結構的研究,能夠達到精確統(tǒng)計任意環(huán)長的目的,同時,相比于其它算法而言,還進一揭示了基矩陣與校驗矩陣之間環(huán)的內在聯系,這對于預測其碼的性能和糾正其構造環(huán)節(jié)過程中的部分差錯將起到積極的作用。 2.針對最大化QC-LDPC碼最大圍長的問題,提出了一種優(yōu)化循環(huán)轉移矩陣偏移量集合的QC-LDPC碼結構化構造算法。該算法首先在保證基礎矩陣環(huán)長最大的基礎上；接著,根據基矩陣同校驗矩陣之間環(huán)的內在聯系,計算出基矩陣中每一個循環(huán)轉移矩陣的偏移量候選集合；然后,對這一集合進行優(yōu)化,從而達到減少短環(huán)數量、最大化圍長和提高QC-LDPC碼的譯碼性能的目的；最后,提出了利用所構造的QC-LDPC碼糾正其基于光纖參量放大器的光通信系統(tǒng)中誤碼的解決方案。該方案對系統(tǒng)中由于光纖和系統(tǒng)自身原因所造成的誤碼進行了深入的研究,最后選擇通過QC-LDPC碼對這些誤碼進行糾正,從而達到了提高系統(tǒng)性能和編碼增益的目的。 3.針對于減少無線傳感網中傳感器節(jié)點發(fā)送數據量的問題,本文將QC-LDPC碼同分布式信源編碼(DSC, Distributed Source Coding)相結合,提出了一種基于Kalman濾波器和QC-LDPC碼的DSC數據壓縮算法。該算法根據信源之間的相關性,采用基于QC-LDPC碼校驗子的方式對無線傳感網中的傳感器數據進行壓縮。當壓縮數據到達接收端后,使用Kalman濾波器對發(fā)送端被壓縮數據進行預測,并將該預測數據作為邊信息連同所接收的數據進行聯合信源信道譯碼,最終達到正確恢復發(fā)送端數據的目的。 4.針對于如何進一步提升傳統(tǒng)聯合信源信道譯碼算法性能的問題,本文提出一種聯合迭代信源信道譯碼算法。該譯碼算法包括標準迭代和外迭代兩個過程。該算法通過在內迭代譯碼算法的基礎上增加一層外迭代的方法來提高譯碼器之間外信息的交換量,從而達到更新新一輪傳統(tǒng)聯合譯碼算法的譯碼信息的目的。該算法不僅能提高傳統(tǒng)聯合譯碼的性能,而且還獲得了更高的編碼增益。 以上研究成果,分別以學術論文的形式發(fā)表在不同的期刊和會議上。
【關鍵詞】：分布式信源編碼 數據壓縮 完全樹展開 短環(huán) 圍長 Kalman濾波器 聯合迭代信源信道譯碼 光纖參量放大器 準循環(huán)低密奇偶校驗碼
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 論文研究背景12-14
• 1.2 研究現狀概述14-20
• 1.2.1 QC-LDPC碼研究現狀14-18
• 1.2.2 分布式信源編碼研究現狀18-20
• 1.3 論文的研究內容及組織結構20-23
• 1.3.1 主要研究內容20-21
• 1.3.2 組織結構21-23
• 第2章 QC-LDPC碼基本理論23-41
• 2.1 引言23
• 2.2 QC-LDPC碼概述23-28
• 2.2.1 LDPC碼定義及其圖形表示23-25
• 2.2.2 QC-LDPC碼定義及其圖形表示25-28
• 2.3 QC-LDPC碼的編碼結構28-29
• 2.4 迭代譯碼算法29-33
• 2.5 校驗矩陣構造算法33-40
• 2.5.1 漸近邊構造算法33-36
• 2.5.2 改進漸近邊構造算法36-40
• 2.5.2.1 變量節(jié)點的連接屬性36-37
• 2.5.2.2 改進PEG算法37-39
• 2.5.2.3 基于ACE和EMD值的改進PEG算法39-40
• 2.6 本章小結40-41
• 第3章 QC-LDPC碼環(huán)長及其結構化構造算法的研究41-77
• 3.1 引言41
• 3.2 基于QC-LDPC碼校驗矩陣完全樹展開的環(huán)長統(tǒng)計41-56
• 3.2.1 引言41-42
• 3.2.2 相關工作42-44
• 3.2.3 QC-LDPC碼的環(huán)的性質和結構44-47
• 3.2.4 QC-LDPC碼基矩陣的完全樹展開47-50
• 3.2.5 環(huán)的特殊結構及其環(huán)長統(tǒng)計算法50-54
• 3.2.6 仿真結果分析54-56
• 3.2.7 結論56
• 3.3 優(yōu)化循環(huán)轉移矩陣偏移量的QC-LDPC碼構造算法56-64
• 3.3.1 引言56-57
• 3.3.2 相關工作57-58
• 3.3.3 QC-LDPC碼構造算法58-61
• 3.3.3.1 QC-LDPC碼基矩陣的構造59-60
• 3.3.3.2 基矩陣中循環(huán)轉移矩陣偏移量的優(yōu)化60-61
• 3.3.4 OSV算法復雜度分析61-62
• 3.3.5 仿真結果分析62-64
• 3.3.6 結論64
• 3.4 QC-LDPC碼在非歸零差分相移鍵控光通信系統(tǒng)中的應用研究64-76
• 3.4.1 引言64-65
• 3.4.2 相關工作65-66
• 3.4.3 光學參量放大器66-69
• 3.4.3.1 光學放大器66-67
• 3.4.3.2 光學參量放大器67-69
• 3.4.4 系統(tǒng)模型69-73
• 3.4.5 基于QC-LDPC碼的光通信系統(tǒng)誤碼糾錯算法73-74
• 3.4.6 仿真結果分析74-76
• 3.4.7 結論76
• 3.5 本章小結76-77
• 第4章 基于QC-LDPC碼的分布式信源壓縮算法的研究77-95
• 4.1 引言77
• 4.2 Slepian-Wolf編碼和Wyner-Ziv編碼77-81
• 4.2.1 Slepian-Wolf編碼77-79
• 4.2.2 Wyner-Ziv編碼79-81
• 4.3 基于Kalman濾波器和QC-LDPC碼的無線傳感網數據壓縮算法81-94
• 4.3.1 引言81-82
• 4.3.2 相關工作82-85
• 4.3.3 系統(tǒng)模型85-86
• 4.3.4 基于QC-LDPC碼的數據壓縮方案86-87
• 4.3.5 基于滑動平均模型和線性回歸的Kalman濾波器87-92
• 4.3.5.1 基于滑動平均和線性回歸的Kalman濾波器設計87-90
• 4.3.5.2 基于Kalman濾波器的邊信息和可達速率域分析90-92
• 4.3.5.3 聯合信源信道譯碼算法的對數似然比92
• 4.3.6 仿真結果分析92-94
• 4.4 本章小結94-95
• 第5章 聯合迭代信源信道譯碼算法研究95-108
• 5.1 引言95
• 5.2 相關工作95-97
• 5.3 迭代譯碼算法的理論基礎97-98
• 5.4 兩相關信源的聯合迭代譯碼算法98-102
• 5.5 三相關信源的聯合迭代譯碼算法102-106
• 5.6 仿真結果分析106-107
• 5.7 本章小結107-108
• 第6章 總結與展望108-111
• 6.1 論文總結108-109
• 6.2 進一步的研究工作109-111
• 參考文獻111-124
• 縮略語124-125
• 致謝125-126
• 博士在讀期間已發(fā)表和在投論文列表126

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

1 袁建國;王望;梁天宇;;一種高速長距離光通信系統(tǒng)中QC-LDPC碼的構造方法[J];光電子.激光;2012年05期

2 向勁松;馬圣明;劉飛;楊松;;空間光通信APD接收機下LDPC碼譯碼方法及性能分析[J];光電子.激光;2013年04期

3 韓大海;席麗霞;李敏良;陳浩然;劉菲菲;;Impact of the distribution pattern of fast polarization scrambler on the performance of PMD mitigation with FEC for DQPSK optical system[J];Chinese Optics Letters;2011年07期

4 吳永勝;楊愛英;馮立輝;孫雨南;;Efficient transmission based on RGB LED lamp for indoor visible light communication[J];Chinese Optics Letters;2013年03期

5 ;Ruling out small stopping sets and small girth in Tanner graph of QC-LDPC code[J];Journal of Systems Engineering and Electronics;2010年01期

  本文關鍵詞：QC-LDPC碼構造優(yōu)化及其在分布式信源壓縮中的應用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252628