LDPC碼以及級聯(lián)碼譯碼技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,對通信質(zhì)量的要求也不斷提高。信道糾錯編碼作為提高信息傳輸可靠性的一種重要手段,越來越受到重視。信道糾錯編碼通過對信號增加冗余信息,使傳輸信號能夠更好地抵抗信道損傷的影響,例如噪聲、干擾以及衰落等,從而達到提高通信質(zhì)量的目的。目前,低密度奇偶校驗(LDPC)碼和級聯(lián)碼由于構(gòu)造方法靈活,具有逼近香農(nóng)限的優(yōu)異性能,同時可以實現(xiàn)高速迭代譯碼,從而被廣泛應用于各種通信系統(tǒng)中。
　　 比特翻轉(zhuǎn)算法是LDPC碼的一種最

2、為簡單的硬判決譯碼算法,它的計算復雜度低,硬件實現(xiàn)簡單。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)算法,通過利用來自信道的軟信息來計算作為比特翻轉(zhuǎn)判斷根據(jù)的權(quán)重因子,提高了算法的糾錯能力。目前人們提出了很多加權(quán)方案,然而這些算法所需要的迭代次數(shù)依然較多,且糾錯能力相比LDPC碼的另一種常用的軟判決迭代譯碼算法--最小和算法還有一定差距。不久前一種并行加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)算法被提出,它在每次迭代時同時翻轉(zhuǎn)多個比特,加快了算法的收斂速度,同時提高了糾錯能力。在

3、加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)算法中,各個計算步驟是依次進行的,我們提出了一種將部分運算并行化的改進機制,在不增加實現(xiàn)復雜度的前提下,提高了收斂速度,并進一步縮小了與最小和算法之間的性能差距。
　　 由里德-所羅門(RS)碼和遞歸系統(tǒng)卷積碼(RSC)組成的級聯(lián)碼被廣泛應用于現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中,如衛(wèi)星通信系統(tǒng)和IEEE802.16e通信標準。我們提出了一種用于這類級聯(lián)碼的低復雜度迭代軟判決譯碼算法。通過減少測試圖樣的使用數(shù)量,對Chase-2型算法進

4、行了簡化,達到了減少運算復雜度的目的；此外,通過改進內(nèi)、外碼解碼器之間交換的軟信息的處理方法,改善了譯碼性能。仿真結(jié)果表明,改進型譯碼算法在性能和計算復雜度上取得了良好的折衷。
　　 可變碼率編碼是現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。在分組碼中,人們常采用截短(shortening)和打孔(puncture)的方法來實現(xiàn)這一技術(shù)。截短是一種通過將一些信息比特用預先約定好的值置換,從而將這些比特的置信度設(shè)為無限大的技術(shù)。通過它,我們可

5、以縮短碼長并降低碼率,同時提高系統(tǒng)的糾錯能力；打孔是一種將某些比特的置信度置為零的技術(shù),它可以在縮短碼長的同時提高碼率。我們針對非規(guī)則QC-LDPC碼,提出了一種如何優(yōu)化選取打孔比特,使得打孔后的碼字具有較好的糾錯能力。在文中我們分別提出了適用于非規(guī)則QC-LDPC碼的截短和打孔方案。仿真結(jié)果顯示提出的方法能夠取得良好的性能。
　　 基于有限域構(gòu)造的準循環(huán)LDPC碼在使用軟判決迭代譯碼算法時能夠取得較好的譯碼性能。相比非規(guī)則的L

6、DPC碼,這類碼通常具有較低的誤碼基底(errorfloor),譯碼收斂速度快,碼率高等特點,適用于需要較高可靠度,大吞吐量的通信系統(tǒng),以及存儲系統(tǒng)中。由于這類LDPC碼的校驗矩陣密度較大,常常導致瀑布區(qū)(water fall region)的性能不佳,且運算復雜度和存儲器消耗量比較大。為了解決這些問題,可以采用掩碼(Masking)技術(shù)來降低校驗矩陣的密度。文中我們分析了原始矩陣和掩碼矩陣的結(jié)構(gòu)對于掩碼得到的碼字在性能上的影響,并在此