基于图论的ldpc码译码方法研究

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1、基于图论的LDPC码译码方法研究InvestigationonGraph-BasedDecodingSchemesforLDPCCodes领域：电子与通信工程作者姓名：王珏指导教师：陈为刚副教授企业导师：孔向军高级工程师天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要低密度奇偶校验（Low-DensityParity-Check，LDPC）码是一类性能优越的纠错码，目前已被各类通信标准广泛使用。LDPC码的译码一般采用迭代译码算法，根据校验节点和变量节点并行或者分组进行译码，译码算法的复杂度较高。基于该问题，为增加译码算

2、法设计的灵活性，本文对LDPC码的校验矩阵进行分解并根据分解得到的子矩阵的特殊结构特性，提出一种能改善LDPC码译码性能的译码方法。首先，考虑LDPC码的Tanner图可以任意分解，本文对LDPC码的校验矩阵进行分解并研究其结构，使用多进制环码作为实例提出一种校验矩阵分解方法，该方法适用于一类校验矩阵结构特殊的LDPC码。然后，提出一种改进译码方法，该方法根据不同子矩阵的不同结构特性，对得到的每个子矩阵分别使用置信传播（BP）译码算法或对数最大后验概率（Log-MAP）译码算法进行译码，以改善LDPC码译码性能。进一

3、步，使用本文提出的改进方法对多进制环码进行性能仿真，并将仿真结果与使用BP迭代译码算法仿真得到的结果进行对比。仿真结果表明，相较于BP译码算法，使用本文提出的改进译码方法进行译码在迭代次数较少时具有性能增益。最后，本文还对提出的改进译码方法的复杂度进行了分析，并将其与BP译码算法进行了对比。关键词：低密度奇偶校验码多进制码置信传播算法对数最大后验概率算法ABSTRACTLow-densityparity-check(LDPC)codes,whichareakindoferror-correctingcodeswith

4、excellentperformance,havebeenwidelyusedinalotofcommunicationstandards.IterativedecodingalgorithmsprocessingthechecknodesandvariablenodesparallellyorinseveralgroupsareusuallyadoptedbyLDPCcodes;however,theyhavehighcomputationalcomplexity.Inordertosolvetheproblema

5、ndenhanceflexibilityofdesigningdecodingalgorithms,animproveddecodingschemeisproposedinthispaper,accordingtothespecialstructuresofsubmatricesdecomposedfromtheparitycheckmatricesofLDPCcodes.First,consideringthatTannergraphsofLDPCcodescanbedecomposedarbitrarily,pa

6、ritycheckmatricesaredecomposedandanalyzedinthispaper.Takingnon-binarycyclecodesforanexample,amatrixdecompositionmethodthatissuitableforLDPCcodeswithparitycheckmatriceshavingspecialstructuresispresented.Then,animproveddecodingschemeisdesignedtoachieveperformance

7、gainsofLDPCcodes.Inthisscheme,beliefpropagation(BP)algorithmorLog-MAPalgorithmisusedtodecodesubmatriceswithdifferentstructures,respectively.Furthermore,theperformanceofnon-binarycyclecodesemployingtheproposedalgorithmisevaluated.Simulationresultsshowthattheprop

8、osedalgorithmperformsbetterthanBPalgorithmunderthesmalliterations.Finally,incomparisonwithBPalgorithm,thedecodingcomplexityisalsoanalyzedinthispaper.KEYWORDS:Low-densitypari