ldpc 碼在地空通信中的應用

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1、LDPC碼在地空通信中的應用文/李琳　拜俊鵬近些年來對無線通信技術領域的研究越來越多，這些技術在地空通信中逐漸成為熱點。LDPC碼是一種線性的分組碼，它是基于稀疏校驗矩陣的。本論文簡要介紹了LDPC碼的編碼算法和譯碼算法，以及在地空通信中的應用?！娟P鍵詞】LDPC碼地空通信編碼1LDPC碼簡介1.1提出LDPC碼的背景衛(wèi)星通信技術發(fā)展越來越成熟，最近研發(fā)的衛(wèi)星通信技術能夠通過空間衛(wèi)星進行地空通信。LDPC碼是其中非常重要的一環(huán)，這是因為LDPC碼具有強大的糾錯能力，具有很低的復雜度等。LDPC碼具有很強的糾錯能力，同時還具有低復雜度的快速譯碼算法和比較好的特性結構，所以在最新的帶

2、寬無線多媒體的通信系統(tǒng)中，LDPC碼成為了能夠傳播高質量的通信以及視頻信號的關鍵性技術。同時LDPC碼已經(jīng)廣泛被歐洲等國家的衛(wèi)星使用。1.2LDPC碼的基本概念LDPC碼的全稱為低密度奇偶校驗，1960年后Gallager第一次提出這個概念。LDPC碼是一種線性的分組碼，它是基于稀疏校驗矩陣的。LDPC碼的編碼是一種隨機碼。由于當時的技術和條件都十分落后，LDPC碼并沒有廣泛應用于實際當中。后來人們發(fā)現(xiàn)了Turbo碼，但是Turbo碼在本質上就是LDPC碼。LDPC碼的糾錯性能十分優(yōu)異，近些年來越來越受到人們的重視。LDPC碼的譯碼采用軟判決的置信傳播迭代譯碼算法。正是由于這個原

3、因，LDPC碼在給定誤碼率的情況下，信息的傳輸速率和Shannon限很接近。在某種程度上，LDPC碼的糾錯性比Turbo碼強出了很多很多。我們都知道，譯碼的復雜度與碼長有關，而且是線性的關系。要想實現(xiàn)長編碼分組的應用，就必須克服分組碼在長碼的時候譯碼的計算量問題。2DVB-S2標準的前向糾錯系統(tǒng)LDPC碼的編譯方法有許多，本論文簡要介紹一下介紹LDPC碼的DVB-S2標準編譯碼方法。第一代DVB標準是1994年提出來的，它采用RS碼，QPSK調制和級聯(lián)卷積碼的方式。但是伴隨VLSI技術的發(fā)展，就出現(xiàn)了更高效率的編碼方式。DVB-S2項目組的目標旨在帶寬和功率不增加的情況下，增加百

4、分之30的傳輸量。DVB-S2標準主要由三個部分組成：BCH（前向糾錯系統(tǒng)由外編碼）、LDPC（內編碼）和比特交織。同時輸入流包括BBFRAMES（基本比特幀）和FECFRAMES（外流前向糾錯幀）。FEC系統(tǒng)處理完每個BBFRAME（kbch位）之后，都會產(chǎn)生一個FEC-FRAME（nldpc）。系統(tǒng)BCH外碼的奇偶校驗比特(BCHFEC)被加到BBFRAME，LDPC內碼的奇偶校驗比特被加到BCHFEC后面。3LDPC碼的算法3.1LDPC碼編碼算法傳統(tǒng)的規(guī)則LDPC碼的編碼主要可以分為四步，分別如下。其框圖如圖1所示，編碼步驟如下：（1）明確規(guī)則LDPC碼的H矩陣的列重和行

5、重。（2）構造LDPC碼的H矩陣。（3）將校驗矩陣H轉換成系統(tǒng)形式。（4）根據(jù)線性分組碼系統(tǒng)形式的校驗矩陣與生成矩陣之間的關系得到相應的生成矩陣G，編碼生成的碼字為C=uG。3.2LDPC碼的譯碼算法LDPC碼有很多種譯碼方式，常見的譯碼方式主要有：加權比特翻轉譯碼、比特翻轉譯碼、大數(shù)邏輯譯碼、后驗概率譯碼以及和積算法譯碼等。本論文簡要介紹和積算法。所謂和積算法，就是一種迭代譯碼算法，它的傳播是基于置信度的。下一次迭代的輸入，是上一次譯碼結束時可靠度量度的計算結果。直到達到了某個特定的條件后，譯碼的迭代過程才會停止，進而系統(tǒng)會作出硬判決。4我國的LDPC碼在將來地空通信中的應用地

6、空通信具有許多特點，比如信號的能量衰減比較嚴重，信息的傳輸延時比較大等等。因此必須采取特殊的方法，才能夠保證信息傳輸時的可靠性。地空通信信道對于信道編碼是一種理想的信道。（1）地空通信信道和無記憶的高斯信道很相似，都是Shannon編碼理論的信道模型。（2）地空通信信道可以使用很低的頻帶利用率的編碼和二進制調制方案，因為地空通信信道具有很豐富的帶寬。（3）由于地空通信中傳輸距離非常遠，信號的能量衰減比較多，所以采用的都是低碼速率通信。以前地空通信使用的都是Turbo碼。Turbo碼具有很多優(yōu)點，比如誤碼性能很好，但是仍然存在著誤碼平臺。相對于Turbo碼，LDPC碼更適合作為地空

7、通信的信道編碼，這是因為LDPC碼具有很低的譯碼復雜度、更低的誤碼平臺以及更大的吞吐量。要想設計出更加適合于地空通信的LDPC碼，還需要考慮到功耗效率、編碼器和譯碼器的結構以及復雜度等等。作為一種重要的信道編碼，LDPC碼必將會在地空通信中發(fā)揮重要的作用。5總結近些年來對無線通信技術領域的研究越來越多，這些技術在地空通信中逐漸成為熱點。LDPC碼是一種線性的分組碼，它是基于稀疏校驗矩陣的。本論文簡要介紹了LDPC碼的編碼算法和譯碼算法，以及在地空通信中的應用。