LDPC碼研究及其在超寬帶中的應(yīng)用.pdf

1、相對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)點(diǎn)是可移動(dòng)性，但是卻要面對(duì)惡劣無線通信環(huán)境和有限頻譜資源的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，人們對(duì)無線通信系統(tǒng)的要求卻仍在不斷提高，希望其提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、成本更低、功耗更小。在這樣的背景下，超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)技術(shù)引起了人們的重視，已逐漸成為無線通信領(lǐng)域研究、開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，并被視為下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。 正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Divis

2、ion Multiplexing，OFDM)技術(shù)，由于具有頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)、信道均衡需求相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于寬帶無線通信。 低密度校驗(yàn)碼(LOW Density Par’ity Check Codes，LDPC碼)是 Gallager 最早于1963年提出的一種具有稀疏校驗(yàn)矩陣的分組碼，它具有非常好的特點(diǎn)：性能接近香農(nóng)限，描述和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行理論分析和研究，譯碼簡(jiǎn)單且可實(shí)現(xiàn)并行操作，適合硬件實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，L

3、DPC 碼已經(jīng)成為糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)，它在許多領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景。 本學(xué)位論文著重研究 LDPC 編譯碼技術(shù)，主要研究?jī)?nèi)容包括 LDPC 的編碼算法、譯碼算法，構(gòu)造算法的選擇和在此基礎(chǔ)上對(duì)不同譯碼算法的性能仿真分析。根據(jù)現(xiàn)有算法提出了一種震蕩補(bǔ)償Corrected BP based 算法并在 AWGN 信道與超寬帶信道下進(jìn)行了性能仿真，仿真結(jié)果表明，我們提出的算法在復(fù)雜度與震蕩補(bǔ)償算法相比有所降低的情況下取得了

4、基本相同的性能。提出并實(shí)現(xiàn)了一種可以計(jì)算出LDPC編碼二分圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 Girth 和長(zhǎng)度等于 Girth 的環(huán)的數(shù)目的算法，利用該算法結(jié)果可以從應(yīng)用同一個(gè)次數(shù)分布對(duì)生成的中短碼長(zhǎng) LDPC ensemble 中找到性能好的 LDPC 碼，也可以利用這種算法對(duì)譯碼算法做出改進(jìn)。 第一章序論簡(jiǎn)要介紹了 UWB 系統(tǒng)的概念，正交頻分復(fù)用技術(shù)和信道編碼技術(shù)。 第二章概述了 OFDM 技術(shù)的基本概念、頻譜利用率，收發(fā)機(jī)

5、結(jié)構(gòu)等等，闡述了 UWB 無線通信技術(shù)的基本概念以及基于 OFDM 技術(shù)的超寬帶系統(tǒng)方案。 第三章介紹了 LDPC 碼的原理，LDPC 碼的各種構(gòu)造方法，在 AWGN 信道下對(duì) LDPC 碼不同迭代次數(shù)下的性能，LDPC 碼可檢驗(yàn)碼字特性進(jìn)行了仿真，對(duì)具有相同碼長(zhǎng)碼率的規(guī)則 LDPC 碼，非規(guī)則 LDPC 碼的性能進(jìn)行了性能仿真并與具有相同碼率的卷積碼進(jìn)行了比較。根據(jù)圖的深度優(yōu)先遍歷算法提出并實(shí)現(xiàn)了一種可以計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的

6、Girth 及長(zhǎng)度等于 Girth 的環(huán)的數(shù)量的算法。利用該算法結(jié)果可以從應(yīng)用同一個(gè)次數(shù)分布對(duì)生成的中短碼長(zhǎng) LDPC ensemble 中找到性能好的 LDPC 碼，也可以利用這種算法對(duì)譯碼算法做出改進(jìn)。 第四章介紹了 LDPC 碼的各種譯碼算法，包括置信傳播 (Belief Propagation，BP) 算法，最小和(Min．Sum) 算法，Normalized：BP-Based算法，Offset BP-Based 算

7、法，Corrected BP-Based算法，信息節(jié)點(diǎn)端的 Normalized BP算法和 Offset BP 算法，震蕩補(bǔ)償 LLR-BP 算法 (Oscillation-based LLR-BP)，一種基于概率策略的改進(jìn)BP譯碼算法，并對(duì)其中的一些譯碼算法在 AWGN 信道和超寬帶信道下進(jìn)行了性能比較。結(jié)合震蕩補(bǔ)償算法與 Corrected BP-Based 算法提出了一種新的譯碼算法并在 AWGN信道與超寬帶信道下進(jìn)行了性能仿真