多進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)碼的研究.pdf

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1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論多進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)碼的研究作者姓名：學(xué)科專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：劉磊通信與信息系統(tǒng)周武吻教授二O一二年五月四日又UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdisertationfordoctor’SdegreeResearchonNon—binaryLow—DensityParity·CheckCodesAuthor’SName：Speciality"CSupervisor：Finishedtime：ommunicationsandInformationSystemProf．W

2、uyangZhouMay4m，2012眥7㈨6Ⅲm1㈣6Ⅲ2洲叭—●?2洲Y中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。作者簽名：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明作為申請(qǐng)學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，

3、可以將學(xué)位論文編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。，囪公開(kāi)口保密(——年)作者虢捌紅一簽字目期：塑』壟：厶!笪導(dǎo)師簽名：簽字日期：a豎!蘭!蘭：7多進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)碼的研究劉磊中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)liul@mail．ustc．edu．cn摘要低密度奇偶校驗(yàn)(LowDensityParity"Check：LDPC)碼具有接近香農(nóng)極限的優(yōu)異糾錯(cuò)性能，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。多進(jìn)制(Nonbinary)L

4、DPC碼是該領(lǐng)域中的新興分支，主要集中在碼字構(gòu)造、性能分析以及優(yōu)化算法等方面，具有廣闊的研究前景以及深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)意義。在未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)亩嗝襟w業(yè)務(wù)(如語(yǔ)音、視頻會(huì)議、流媒體、Web瀏覽等)具有不同的QoS需求，這就需要無(wú)線鏈路具備自適應(yīng)的能力，即能夠根據(jù)業(yè)務(wù)和信道情況自適應(yīng)調(diào)整鏈路參數(shù)，如數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)、信道編碼的碼率與碼長(zhǎng)等。同時(shí)，在現(xiàn)有的碼字性能分析研究中，對(duì)LDPC碼最小碼距的計(jì)算都是基于二進(jìn)制的，而對(duì)計(jì)算多進(jìn)制LDPC碼最小碼距的研究目前仍是空白。再者，以往的LDPC碼設(shè)計(jì)往往以優(yōu)化最短環(huán)長(zhǎng)(girth)為目標(biāo)，但是低girth的碼字

5、未必會(huì)表現(xiàn)出較差的性能，girth作為優(yōu)化目標(biāo)是值得商榷的，因此尋求一種更合理的優(yōu)化目標(biāo)成為L(zhǎng)DPC碼的研究方向之一。準(zhǔn)循環(huán)(QuasiCyclic：QC)LDPC碼由于其校驗(yàn)矩陣(H矩陣)具有準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，從而在編碼端可通過(guò)循環(huán)移位寄存器實(shí)現(xiàn)線性時(shí)間編碼，在解碼端能夠?qū)崿F(xiàn)快速的節(jié)點(diǎn)定位與路由，且只需要很少的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)H矩陣?；诖?，本文分別構(gòu)造了多種高性能多進(jìn)制QC．LDPC碼。首先，提出了碼長(zhǎng)連續(xù)變化的多進(jìn)制QC—LDPC碼構(gòu)造方法，并且利用縮短／力口長(zhǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多碼率的碼字設(shè)計(jì)：然后在碼長(zhǎng)固定的前提下，利用矩陣分裂方法提出了多碼率多進(jìn)制Q

6、C．LDPC碼的構(gòu)造算法；最后以有限域階數(shù)為自由度，針對(duì)不同的無(wú)線場(chǎng)景應(yīng)用，分別構(gòu)造了碼長(zhǎng)固定的多碼率多進(jìn)制OC．LDPC碼以及信息位長(zhǎng)度固定的多碼率多進(jìn)制QC．LDPC碼。碼字的性能分析一直是編碼研究領(lǐng)域中的難題，針對(duì)這個(gè)難題，本文提出一種基于搜索多進(jìn)制LDPC碼最小碼距的性能分析方法。該方法針對(duì)多進(jìn)制LDPC碼的特點(diǎn)進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)，包括：抖動(dòng)(Dithering)技術(shù)、改進(jìn)的錯(cuò)誤沖激圖樣(ErrorImpulsePattem)以及改進(jìn)的多進(jìn)制解碼器。所得到的數(shù)值結(jié)果表明，通過(guò)仔細(xì)選擇校驗(yàn)矩陣(H矩陣)的非零元素，或者增加H矩陣的平均列重，或

7、者擴(kuò)大有限域的階數(shù)均可以提高多進(jìn)制LDPC碼的最小碼距。這些結(jié)果有效地驗(yàn)證了以往文獻(xiàn)中通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得到的結(jié)論。研究發(fā)現(xiàn)，最大化girth并不是優(yōu)化碼字性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)，因此本文放棄最大化girth的設(shè)計(jì)約束，而提出一種基于優(yōu)化最小碼距上限的多進(jìn)制QC。LDPC第1頁(yè)共139頁(yè)摘娶碼構(gòu)造方法。通過(guò)優(yōu)化碼字的最小碼距上限，使所構(gòu)造的碼字擁有更低的誤碼平臺(tái)，為Qc．LDPC碼的構(gòu)造提出了一種新思路。關(guān)鍵詞：低密度奇偶校驗(yàn)碼多進(jìn)制準(zhǔn)循環(huán)最短環(huán)長(zhǎng)碼長(zhǎng)連續(xù)變化多碼率最小碼距聯(lián)合界最小碼距上限第lI頁(yè)共139頁(yè)．AbstractABSTRACTLowDens

8、ityParityCheck(LDPC)codescanachieveexcellenterror—correctingperformanceclos