本文關(guān)鍵詞：QC-LDPC碼構(gòu)造優(yōu)化及其在分布式信源壓縮中的應(yīng)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(nóng)限的高性能信道編碼一直是人們所關(guān)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(lǐng)跑者之一,其復(fù)雜的編譯碼結(jié)構(gòu)阻礙了其發(fā)展的空間。準(zhǔn)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(jié)構(gòu)中的一種,由于其簡單的編譯碼結(jié)構(gòu),使其獲得了比LDPC碼更廣闊的應(yīng)用前景。然而,其相應(yīng)校驗矩陣Tanner圖中短環(huán)的存在會嚴(yán)重影響其碼的譯碼性能。因此,如何能夠精準(zhǔn)、有效定位Tanner圖中的短環(huán),降低其對譯碼性能的影響,構(gòu)造出無限接近香農(nóng)限的QC-LDPC碼已經(jīng)成為近年來該領(lǐng)域的研究熱點。 本文從LDPC碼的基本理論和相關(guān)技術(shù)的研究出發(fā),圍繞著如何減少Q(mào)C-LDPC碼校驗矩陣中短環(huán)數(shù)量,構(gòu)造性能優(yōu)良的QC-LDPC碼進(jìn)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(jié)構(gòu)化構(gòu)造算法,并將其所構(gòu)造的QC-LDPC碼應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中,糾正其所產(chǎn)生的誤碼。然后,進(jìn)一步開展了QC-LDPC碼在分布式信源壓縮和聯(lián)合迭代譯碼算法中的應(yīng)用研究,提出了基于Kalman濾波器和QC-LDPC碼的數(shù)據(jù)壓縮算法和三相關(guān)信源聯(lián)合迭代譯碼算法。本文研究內(nèi)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(jié)構(gòu)的研究,能夠達(dá)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(jìn)一揭示了基矩陣與校驗矩陣之間環(huán)的內(nèi)在聯(lián)系,這對于預(yù)測其碼的性能和糾正其構(gòu)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(zhuǎn)移矩陣偏移量集合的QC-LDPC碼結(jié)構(gòu)化構(gòu)造算法。該算法首先在保證基礎(chǔ)矩陣環(huán)長最大的基礎(chǔ)上；接著,根據(jù)基矩陣同校驗矩陣之間環(huán)的內(nèi)在聯(lián)系,計算出基矩陣中每一個循環(huán)轉(zhuǎn)移矩陣的偏移量候選集合；然后,對這一集合進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)到減少短環(huán)數(shù)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(gòu)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(jìn)行了深入的研究,最后選擇通過QC-LDPC碼對這些誤碼進(jìn)行糾正,從而達(dá)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(wǎng)中傳感器節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)量的問題,本文將QC-LDPC碼同分布式信源編碼(DSC, Distributed Source Coding)相結(jié)合,提出了一種基于Kalman濾波器和QC-LDPC碼的DSC數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法根據(jù)信源之間的相關(guān)性,采用基于QC-LDPC碼校驗子的方式對無線傳感網(wǎng)中的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。當(dāng)壓縮數(shù)據(jù)到達(dá)接收端后,使用Kalman濾波器對發(fā)送端被壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測,并將該預(yù)測數(shù)據(jù)作為邊信息連同所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合信源信道譯碼,最終達(dá)到正確恢復(fù)發(fā)送端數(shù)據(jù)的目的。 4.針對于如何進(jìn)一步提升傳統(tǒng)聯(lián)合信源信道譯碼算法性能的問題,本文提出一種聯(lián)合迭代信源信道譯碼算法。該譯碼算法包括標(biāo)準(zhǔn)迭代和外迭代兩個過程。該算法通過在內(nèi)迭代譯碼算法的基礎(chǔ)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(dá)到更新新一輪傳統(tǒng)聯(lián)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(lián)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(xué)術(shù)論文的形式發(fā)表在不同的期刊和會議上。
【關(guān)鍵詞】：分布式信源編碼 數(shù)據(jù)壓縮 完全樹展開 短環(huán) 圍長 Kalman濾波器 聯(lián)合迭代信源信道譯碼 光纖參量放大器 準(zhǔn)循環(huán)低密奇偶校驗碼
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)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(xiàn)狀概述14-20
• 1.2.1 QC-LDPC碼研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 分布式信源編碼研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)20-23
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容20-21
• 1.3.2 組織結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)28-29
• 2.4 迭代譯碼算法29-33
• 2.5 校驗矩陣構(gòu)造算法33-40
• 2.5.1 漸近邊構(gòu)造算法33-36
• 2.5.2 改進(jìn)漸近邊構(gòu)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(jìn)PEG算法37-39
• 2.5.2.3 基于ACE和EMD值的改進(jìn)PEG算法39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第3章 QC-LDPC碼環(huán)長及其結(jié)構(gòu)化構(gòu)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(guān)工作42-44
• 3.2.3 QC-LDPC碼的環(huán)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)及其環(huán)長統(tǒng)計算法50-54
• 3.2.6 仿真結(jié)果分析54-56
• 3.2.7 結(jié)論56
• 3.3 優(yōu)化循環(huán)轉(zhuǎn)移矩陣偏移量的QC-LDPC碼構(gòu)造算法56-64
• 3.3.1 引言56-57
• 3.3.2 相關(guān)工作57-58
• 3.3.3 QC-LDPC碼構(gòu)造算法58-61
• 3.3.3.1 QC-LDPC碼基矩陣的構(gòu)造59-60
• 3.3.3.2 基矩陣中循環(huán)轉(zhuǎn)移矩陣偏移量的優(yōu)化60-61
• 3.3.4 OSV算法復(fù)雜度分析61-62
• 3.3.5 仿真結(jié)果分析62-64
• 3.3.6 結(jié)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(yīng)用研究64-76
• 3.4.1 引言64-65
• 3.4.2 相關(guān)工作65-66
• 3.4.3 光學(xué)參量放大器66-69
• 3.4.3.1 光學(xué)放大器66-67
• 3.4.3.2 光學(xué)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(jié)果分析74-76
• 3.4.7 結(jié)論76
• 3.5 本章小結(jié)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(wǎng)數(shù)據(jù)壓縮算法81-94
• 4.3.1 引言81-82
• 4.3.2 相關(guān)工作82-85
• 4.3.3 系統(tǒng)模型85-86
• 4.3.4 基于QC-LDPC碼的數(shù)據(jù)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(shè)計87-90
• 4.3.5.2 基于Kalman濾波器的邊信息和可達(dá)速率域分析90-92
• 4.3.5.3 聯(lián)合信源信道譯碼算法的對數(shù)似然比92
• 4.3.6 仿真結(jié)果分析92-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 第5章 聯(lián)合迭代信源信道譯碼算法研究95-108
• 5.1 引言95
• 5.2 相關(guān)工作95-97
• 5.3 迭代譯碼算法的理論基礎(chǔ)97-98
• 5.4 兩相關(guān)信源的聯(lián)合迭代譯碼算法98-102
• 5.5 三相關(guān)信源的聯(lián)合迭代譯碼算法102-106
• 5.6 仿真結(jié)果分析106-107
• 5.7 本章小結(jié)107-108
• 第6章 總結(jié)與展望108-111
• 6.1 論文總結(jié)108-109
• 6.2 進(jìn)一步的研究工作109-111
• 參考文獻(xiàn)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(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)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(gòu)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(jī)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(guān)鍵詞：QC-LDPC碼構(gòu)造優(yōu)化及其在分布式信源壓縮中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252628