ldpc码以及级联码译码技术的研究

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1、摘要摘要随着通信技术的不断发展，对通信质量的要求也不断提高。信道纠错编码作为提高信息传输可靠性的一种重要手段，越来越受到重视。信道纠错编码通过对信号增加冗余信息，使传输信号能够更好地抵抗信道损伤的影响，例如噪声、干扰以及衰落等，从而达到提高通信质量的目的。目前，低密度奇偶校验(LDPC)码和级联码由于构造方法灵活，具有逼近香农限的优异性能，同时可以实现高速迭代译码，从而被广泛应用于各种通信系统中。比特翻转算法是LDPC码的一种最为简单的硬判决译码算法，它的计算复杂度低，硬件实现简单。在此基础上发展出的加权比特翻转算法，通

2、过利用来自信道的软信息来计算作为比特翻转判断根据的权重因子，提高了算法的纠错能力。目前人们提出了很多加权方案，然而这些算法所需要的迭代次数依然较多，且纠错能力相比LDPC码的另一种常用的软判决迭代译码算法一最小和算法还有一定差距。不久前一种并行加权比特翻转算法被提出，它在每次迭代时同时翻转多个比特，加快了算法的收敛速度，同时提高了纠错能力。在加权比特翻转算法中，各个计算步骤是依次进行的，我们提出了一种将部分运算并行化的改进机制，在不增加实现复杂度的前提下，提高了收敛速度，并进一步缩小了与最小和算法之间的性能差距。由里德．

3、所罗f-j(RS)码和递归系统卷积码(RSC)组成的级联码被广泛应用于现有的通信系统中，如卫星通信系统和IEEE802．16e通信标准。我们提出了一种用于这类级联码的低复杂度迭代软判决译码算法。通过减少测试图样的使用数量，对Chase．2型算法进行了简化，达到了减少运算复杂度的目的；此外，通过改进内、外码解码器之间交换的软信息的处理方法，改善了译码性能。仿真结果表明，改进型译码算法在性能和计算复杂度上取得了良好的折衷。可变码率编码是现代移动通信系统的一项关键技术。在分组码中，人们常采用截短(shortening)和打孔(

4、puncture)的方法来实现这一技术。截短是一种通过将一些信息比特用预先约定好的值置换，从而将这些比特的置信度设为无限大的技术。通过它，我们可以缩短码长并降低码率，同时提高系统的纠错能力；打东南大学博士学位论文孔是一种将某些比特的置信度置为零的技术，它可以在缩短码长的同时提高码率。我们针对非规则QC．LDPC码，提出了一种如何优化选取打孔比特，使得打孔后的码字具有较好的纠错能力。在文中我们分别提出了适用于非规则QC．LDPC码的截短和打孔方案。仿真结果显示提出的方法能够取得良好的性能。基于有限域构造的准循环LDPC码在

5、使用软判决迭代译码算法时能够取得较好的译码性能。相比非规则的LDPC码，这类码通常具有较低的误码基底(errorfloor)，译码收敛速度快，码率高等特点，适用于需要较高可靠度，大吞吐量的通信系统，以及存储系统中。由于这类LDPC码的校验矩阵密度较大，常常导致瀑布区(waterfallregion)的性能不佳，且运算复杂度和存储器消耗量比较大。为了解决这些问题，可以采用掩码(Masking)技术来降低校验矩阵的密度。文中我们分析了原始矩阵和掩码矩阵的结构对于掩码得到的码字在性能上的影响，并在此基础上介绍了一种构造非规则掩

6、码矩阵的方法。理论分析和仿真结果显示，我们的方法可以有效地降低掩码后的码字的误码基底，同时也能保证较低的收敛门限。关键词：低密度奇偶校验码，并行比特翻转算法，最小和算法，里德．所罗门码，递归系统卷积码，打孔，有限域ⅡAbstractErrorcontrolcodingisatechniquethatimprovesthereliabilityoftransmittedsignals．Throughaddingsomeredundantinformationintotheoriginalinformationstreem，

7、itcallreducetheharmfromthetransmittingchannel，likenoise，interference，etc．Lowdensityparity-check(LDPC)codesandconcatenatedcodesaretwoofthemostpopularerrorcontrolcodestoday,andhavebeenadoptedbymanycommunicationsystems．Bitflippingalgorithmisaharddecisionalgorithmdes

8、ignedforLDPCcodes．Itislowincomputationalcomplexity,andeasyforhardwaredesign。Throughmakinguseofthesoftinformationofinputsignalsfromthechannel，itwasdevelopedinto