低密度奇偶校驗(yàn)碼及其性能研究

低密度奇偶校驗(yàn)碼及其性能研究

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1、摘要低密度奇偶校驗(yàn)碼(LowDensityParityCheckCodes)是上世紀(jì)60年代由Oallagcr最先提出的一種線性分組碼,由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件水平較低,該碼在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被研究者所忽視。D.MacKay在90年代獨(dú)立的重新發(fā)現(xiàn)了LDPC碼,并對(duì)LDPC碼進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和推廣,使得LDPC碼的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段.經(jīng)過(guò)十幾年的研究和發(fā)展,人們?cè)诟鞣矫娑既〉昧送黄菩缘倪M(jìn)展,LDPC碼的相關(guān)技術(shù)也日趨成熟。本論文主要研究了高斯白噪聲信道下LDPC碼的編譯碼技術(shù)。LDPC碼的編碼雖然原理簡(jiǎn)單,但是當(dāng)LDPC碼的碼長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),其編碼的硬件復(fù)雜度

2、較高,其復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成二次方增長(zhǎng)的關(guān)系。如何設(shè)計(jì)LDPC碼的矩陣結(jié)構(gòu)使編碼復(fù)雜度盡可能低是LDPC碼研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文第三章首先介紹了一種可以簡(jiǎn)化編碼復(fù)雜度的LDPC碼,準(zhǔn)循環(huán)(Quasi-Cyclic)LDPC碼,并介紹了QC-LDPC碼編碼器的硬件結(jié)構(gòu)。在上述介紹的基礎(chǔ)上,提出了對(duì)QC-LDPC編碼器的一種改進(jìn)方案,并將改進(jìn)方案與原編碼器進(jìn)行了硬件復(fù)雜度的比較。結(jié)果表明,改進(jìn)方案與原方案相比可以節(jié)省大量的邏輯門電路。有其實(shí)用價(jià)值。LDPC碼的譯碼方面,BP算法是常用的一種譯碼算法,鑒于BP算法的復(fù)雜度較高,研究者陸續(xù)提出了對(duì)BP算法的簡(jiǎn)化方案。本

3、文第四章介紹了BP算法與Min—Sum算法。針對(duì)Min.Sum算法譯碼性能較差的缺點(diǎn),本文提出了對(duì)Min-Sum算法的一種改進(jìn)方案,QⅢtizedMin-Sum算法,并將該算法與BP算法和Min-Sum算法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明QuantizedMin—Sum算法與Min.Sum算法相比性能有顯著的提高,其誤碼率性能可以接近BP算法的水平。LDPC碼的性能分析也是LDPC碼的研究熱點(diǎn)之一,密度演變算法是LDPC碼性能分析的一個(gè)常用的工具,借助密度演變,可以分析出LDPC碼的性能上限,從而可以指導(dǎo)研究者合理的設(shè)計(jì)LDPC碼。本論文第五章介紹了密度演變算法和

4、密度演變的高斯近似算法,并選用不同的LDPC碼進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。對(duì)密度演變得出的結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞:低密度奇偶校驗(yàn)碼,準(zhǔn)循環(huán)LDPC,置信度傳播算法,量化的最小和算法,密度演變AbstractLowDensityParityCheckCodeswmfirstlydiscoveredbyGaUagerin60s20血.theyareaclassoflinearblockcedes.TheLDPCcoedsWffl.eneglectedforcouplesofyearsbecauseofthelimitofcomputerscience.In1990s

5、,D.MacKayrediscoveredthesechssesofcodes,andshowedthatthesecod%couldackievegoodperformance.Sincethattime,researchersbegantoputtheirfocusontheLDPCcedes.Inthisthesis,theencodinganddecodingmethodofLDPCcodeswereresearched.Althoughtheconceptissimple,theencodingofLDPCcodesisacomplicate

6、prec.七ss。thenumber。fcalculationismolethano(n21foraLDPCcodesifitscheckmatrix’sdimensionisn.HowtoreducethecomplicationofLDPCencederisahotspotamongresearchers.瑣chapter3,onesimplifiedLDPCcodes:Quasi-Cyclic-LDPC,codesWaSIntreduced,andthestandardstructureofitsencederWaSdisplayed.Ontha

7、tbaSis,weproposedanimprovedscheme,andWecompareditwimstandardencodar,theresl】ltshowsthattheimprovedschemecansavealotoflogicgate.BPalgorithmisthemostpopularmethodforLDPCcodes,atthesametime,thisalgorithmhavemanysimplifiedversions.InChapter4,theBPalgorithmandasimplifiedversionofBP:t

8、heMin-Sumalgorithm,wereintreduced.Afterthat,wep

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