基于ieee802.16e标准的ldpc码编码器设计

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1、华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1研究背景从人类的诞生开始，就有了随之而产生的人类的通信。传递消息的方式包括手势、书信、电话、电视等，随着社会的进步、科学技术水平的不断发展，现代人类相继采用手机、无线电、互联网等高科技方式来进行通信。而通信的目的就是及时和可靠地传递消息中所包含的信息，提高信息传输的有效性和可靠性。消息是物质或精神状态的一种反映，在不同时期具有不同的表现形式。而在当今高度信息化的社会，信息和通信早已成为现在社会的命脉。信息作为资源的一种，已进入我们的生活，只有广泛地在人与人之间传播与交流，才有它的利用价

2、值，从而创造出它所能创造的经济效益，满足人类对传递消息越来越高的要求，推动人类和社会的发展。通信系统是传递消息所需所有设施的总和，最简单的通信系统由三部分组成，即[1]信源、信道和信宿。按一般情况来讲，新源是提供消息的源头，比如人类，设备等；信宿是接受消息的人、设备或事物；而信道是传递消息的通道，是传输媒介、设备或设施，比如天线、调制器、解调器等。按传输介质来划分，通信系统可分为有线和无线通信系统。其中有线通信系统在现代又称为光纤通信系统，这是由于光的导引媒体采用特制的玻璃纤维而得名的；而无线通信系统主要是靠电磁波的传输

3、来完成消息的传递的，按照波长可分为有波和短波通信系统。1.1.1数字通信系统在信息传递时，所有要用到的设备和设施的总体称为通信系统。如果由传输信号来分类，可分别由模拟信号和数字信号来分成各自的通信系统。随着科技的进步和数字化时代的到来，数字通信系统更加适合现代社会和科技的要求，那是因为它便于差错控制，抗干扰能力强，容易对其加密，便于在现代数字信号处理中运用，能综合性地传播各种信息等。1华中科技大学硕士学位论文信息源受信者噪声源加密器解码器编码器调制器信道解调器译码器图1-1数字通信系统数字通信系统是利用数字信号来传递信息

4、的通信系统。如图1-1所示，在数字通信系统中，包括加密器、编码器、调制器、解调器、译码器、解码器以及受信者等元素。其中编码器也称发信机，它能够转换消息为便于信道传输的信号。如图1-2所示，它包含了三个部分。编码器应该提出的是在模拟通信系统中的编码器仅包括了调制器。反之译码器的作用是从信号中将消息恢复，因此也称为接收机。消息符号符号信号信源编码器信道编码器调制器图1-2编码器结构无论是数字通信还是模拟通信都在通信业务中有了广泛和先进的应用。其中数字通信技术的发展远远超过了模拟通信，并逐渐成为当代通信中的主要通信方式。数字通

5、信的优势在于抗干扰能力强，且噪声不积累，并且传输差错可控，它还便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换和存储。除此之外，数字通信还易于集成，易于加密处理，保密性好。人们通过相互的通信可以从信源将信息快速而可靠地传递到信宿。而往往由于在路径上会产生噪声干扰，导致信息的可靠性效率降低，也影响到了可靠性的问题。由上可知，对于设计数字通信系统的关键在于如何在噪声干扰的条件下可靠且快速地传递信息。人们在最初一直认为二者是一对不可调和的矛盾，很难解决这个问题，因而人们认为在有扰通信信道实现任意小的错误概率的信息传输的唯一途

6、径就是把传输[2]速率降低至零。直到1948年，Shannon发表了信息和编码理论的奠基性论文“The[3]MathmaticalTheoryofCommunications(通信中的数学理论)”之后，才改变了这一观念。这位可以称为是LDPC码创始人的学者Shannon在文中首次提出了在传输信息时有干扰的前提下如何实现克服干扰，从而可靠并且有效地完成通信使命。除此之外还2华中科技大学硕士学位论文并说明了信道编码是有效实现的途径。有效性和可靠性是数字通信系统中的两个基本问题。有效性反映在信源编码中进行去粗取精处理的程度；而

7、可靠性是反映在信道编码上，它可说明信宿对接收的消息进行判断评估、去伪存真处理的能力。为了保证通信系统中传输信息的可靠性以及最大化地消除噪声的干扰，信道编码由此产生。它是按照一定的规律人为地加入一些校验码元在待发送的信息码元中；在接收端利用校验码元与信息码元的规律来发现差错并且纠正差错，这样就能提高可靠性。1.1.2纠错编码随着通信技术的不断发展，衍生出了一些难以解决的问题。编码过程中可靠性和速度因此成为了非常突出的一对矛盾因素。如对可靠性要求高，速度自然就下降；而如果有高速要求，就必然使得波形变窄，每个码字占用时间减小，

8、同时能量也减少，也就提高了错误产生率。在人们不断思考如何解决上述矛盾的过程中，纠错编码因此产生，并由此而发展。原始序列由信源发出，由于其无法纠错的缺点，要在序列中加入能运用于检错和纠错的冗余。纠错编码在数字通信系统中就应用在检错和纠错，也就是说研究纠错编码的目的是最小化冗余度的条件下提高纠错编码的能力。1948年Sh