LDPC码编译算法研究及其在CMMB系统中的应用

【摘要】在众多类别的线性分组码中，低密度校验码（LDPC）以其独有的低密度特性，在性能上远远超越了同为纠错码范畴的其他码，是目前为止距离特性最近接Shannon限的好码。LDPC码的优良特性使它被广泛的应用到各个领域，如光纤通信、深空通信、数字音频广播等，如今已在信道编码中占据了举足轻重的地位，引导着信道编码的未来发展方向。就实际应用LDPC码的系统而言，选择一种合适的编译码方案十分重要，本文基于中国移动多媒体广播（CMMB）传输系统，为其选择了合适的译码方案。论文的具体工作如下：1、研究了LDPC码校验矩阵H的构造方式，从随机和组合两种构造思路介绍了几种经典的构造方法，明确了校验矩阵H在构造中需要考虑到的重要问题，即应尽量避免出现较短的围长而使码的低密度特性受到破坏，或使码在译码中影响译码器的收敛性等。对CMMB标准下的1/2码率和3/4码率的LDPC码在编码中的校验矩阵的行标列标通过仿真进行分析；比较了1/2和3/4两种码率下，基于CMMB标准的LDPC码采用索引表方法直接构造校验矩阵或者通过行列变换采用间接构造方法构造校验矩阵时，其行标列标的不同情况，并通过实验结果的仿真图进行了比较。2、对LDPC码的编码算法做了仔细研究，尤其是循环码的编码算法，并进一步扩展到CMMB传输系统中具有高度结构化的准循环LDPC码的编码算法，并为CMMB系统选择了合适的编码方案，即采用基于近似下三角矩阵的算法进行编码。将该算法在实际的CMMB系统中加以应用，通过仿真结果的验证说明了方案的可行性。4、论文重点研究了LDPC码的译码算法，尤其是置信传播（BP）类译码算法。针对BP算法横向迭代中校验节点的消息更新，又深入研究了在该环节上进行改进的几种译码算法，如对数域（LLR-BP）算法、最小和（MS）算法等，对MS类算法的译码性能做了实验分析验证，并在论文中做了详细的总结。对一种在MS算法上改进的MBP算法突出加以介绍并研究，并对该算法的结论通过Matlab仿真加以验证，最后将MBP算法移植到CMMB系统中，为CMMB系统选择了一种能够在译码准确度和复杂度之间取得良好折中的译码算法，并且对该系统中1/2码率和3/4码率的LDPC码都进行了实验验证，通过不同译码算法下的误码率仿真结果图更直观和有力的论证了该方案的可实用性。最后，本文对论文工作做了总结和展望，指出研究过程中的不足和局限性，为今后的研究重点指出了方向。
【作者】刘鹏；
【导师】刘明山；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】LDPC码；BP算法；MS算法；MBP算法；CMMB系统；

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