多进制LDPC码编译码算法优化及应用研究.doc

多进制LDPC码编译码算法优化及应用研究数字信息在具有时变特性的无线信道中传输时,由于受到噪声的影响会导致接收端不能接收正确的信息,对人们的日常生活造成严重的影响。而大多数实用的通信系统都是基于无线通信的,因此如何提高无线通信的通信质量是需要解决的首要问题之一。而将纠错性能优异的信道编码技术即LDPC码应用于无线通信系统是一种解决无线通信质量问题的有效措施。随着通信技术、互联网技术的不断发展以及用户对高质量的多媒体业务需求的不断增加,未来无线通信技术必须具有提供更高数据传输速率、更高频带利用率以及更高通信质量业务的能力,因此在未来的无线通信中采用的通信技术必须满足高频带利用率、高可靠性的需求。此时多进制LDPC码与二进制LDPC码相比,具有更显著的优势,但其高编译码复杂度阻碍了其实用化进程。因此,对多进制LDPC码的编译码算法进行优化,构造具有较强纠错性能的中短码长LDPC码,对高阶域LDPC码调制一体化方案进行设计以及对多进制LDPC码的应用进行研究,具有重要的理论分析和实际应用意义。论文针对多进制LDPC码编译码算法优化以及应用进行了深入的研究,并取得了一定的研究成果:首先,针对随机构造多进制LDPC码的高编码复杂度,基于线性编码复杂度的迭代编码算法,提出了一种直接构造具有下三角结构的非规则LDPC码的方法—改进的EBF算法/改进的PEG算法,该方案从改进编码方案和构造校验矩阵两方面来降低算法的复杂度,改进构造算法构造的LDPC码字与原构造算法构造的码字相比,可在不损失纠错性能的前提下,极大降低系统的编码复杂度,从而为进一步的硬件实现提供了理论参考。针对代数构造多进制QC-LDPC码算法纠错性能较差的缺陷,及鉴于无线信道的时变特性,提出了一种基于掩盖删余技术构造QC-LDPC码的算法。基于掩盖技术,可以降低硬件实现复杂度以及提高结构构造算法构造的LDPC码字的纠错性能;基于删余技术,可以构造码率自适应的QC-LDPC码,从而提高通信系统的平均有效性。其次,在研究多进制LDPC码译码算法的基础上,提出了一种多进制LDPC码的改进随机译码算法,该译码算法在具有低校验节点及交织运算复杂度同时,可进一步降低变量节点的运算复杂度,同时针对多进制随机译码仅当q≤16时有效的问题,该算法对随机译码算法进行一定的改进,使之可以适用于q>16的情况。最后,在研究协作中继通信系统中联合信道编码-网络编码方案的基础上,提出了一种具有低编码复杂度的联合LDPC码-网络编码方案,该方案采用低编码复杂度的校验矩阵构造算法,从而降低整个系统的运算复杂度;该方案不仅具有优异的纠错性能,同时显著提高了系统容量。在研究多进制LDPC码、网络编码的基础上,提出了一种新型的联合信道编码调制-网络编码一体化设计方案,即多进制LDPC码-BICM-网络编码方案。该方案将多进制信道编码调制技术与网络编码技术相结合,译码时考虑到序列的相关性,采用联合迭代相关译码算法,保证系统有效性的同时提高了系统的可靠性。该方案与无中继、信源不相关的多进制LDPC-BICM系统相比,均有着显著的编码增益;且随着相关系数的增加,编码增益的改善越明显。