《低密度校验码理论及其量化译码》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低密度校验码理论及其量化译码（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、捅要低密度校验码是一种能逼近S h a n n o n 容量限的渐进好码，在K 码时其性能甚至超过了T u r b o 码，其译码采用具有线性复杂度的和积算法，复杂度大大低r f u r b o码，并日，儿乎所有错误都是町检的。山于低密度校验码具有诸多优点，它存信息可靠传输巾的良好应用前景已经引起学术界和I T , t k 界的高度重视，成为当今信道编码领域最受瞩目的研究热点之一，低密度校验码的应用也已经被提到f _ _ | 程卜。作者结合国家自然基金项目( 6 0 2 7 2 0 5 7 ) 和国家自然基金委和香港科技局联合资助项目( 6 0 1 3 1 1 6 0 7 4 2 ) ，在理解
2、L D P C 码基本编泽码理论的基础之上，深入研究了消息传递算法的原理，基于N o r m a l 图推导了消息传递算法的迭代公式；州1着重研究了采用和积算法的L D P C 码的量化译码方案。本文主要完成的工作有以卜几个方面：1 基于T a n n e r 图模型，详细介绍了L D P C 码的表示和构造；介绍了L D P C 码的硬判决译码( 比特翻转算法) 和软判决迭代译码( 和积算法) ：从最小距离和独立性假设失效两个方面分析了环的存在对L D P C 码译码性能的影响：2 介绍了软判决译码和消息传递的基本思想；基于N o r m a l 图，推导了消息传递算法的迭代公式，论述了无环
3、图上消息传递算法的最优性，并分析了影响有环图上消息传递的剀素；3 采用理论分析和仿真相结合的方法研究了L D P C 码的量化译码，提出了种高效的量化译码实现方案，该方案能够大大降低译码复杂度，同时译码性能非常接近连续译码。L D P C 码的实用化还要走相当长的一段路，虽然长码时L D P C 码的性能可以超越T u r b o 码，但是短码却比T u r b o 码差得很多。冈此，L D P C 的编译码方而还需要进一步研究，例如码的构造及线性编码问题，如何对和积算法进行改进以适应有环图上的译码从而在根本上提高L D P C 码的性能。本文仅对L D P C 码译码算法一消息传递算法作了粗
4、浅的分析，如何改进消息传递是一个值得研究的问题。关键词L D P C 码，F 则图，消息传递算法，量化译码A b s t r a c tL o w - D e n s i t vP a r i t y C h e c k ( L D P C ) c o d e sa r eac l a s so fc a p a c i t ya p p r o a c h i n ge r r o r c o r r e c t i n gc o d e sB yu s i n gl o wc o m p l e x i t ys u m p r o d u c ta l g o r i t h m ，L
5、D P Cc o d e sc a ng e tn e a rS h a n n o nl i m i td e c o d i n gp e r f o r m a n c ew i t ha l m o s ta l le r r o r sd e t e c t a b l eF o rl o n gc o d el e n g t h s ，L D P Cc o d e sc a r le v e no u t p e r f o r mT u r b oc o d e sD u et ot h ea d v a m a g e so fL D P Cc o d e s ，t h e
6、i ra p p l i c a t i o n si nr e l i a b l ec o m m u n i c a t i o n sh a v er e c e i v e dg r e a ti n t e r e s t sa n dh a v eb e c o m eo n eo fm o s ta t t r a c t i v ef i e l di nc h a n n e lc o d i n gc o m m u n i t y N o w , t h ea p p l i c a t i o no fL D P Ch a sb e e np u to nt h ea
7、 g e n d aT h i st h e s i si n v e s t i g a t e ss o m ea s p e c t so fL D P Cc o d e sw i t he m p h a s i so nm e s s a g ep a s s i n ga l g o r i t l m q sa n dq u a n t i z a t i o nd e c o d i n gs c h e m e so fL D P Cc o d e s T h em a i nr e s u l t sa n dc o n t e n t sa r ea sf o l l o
8、 w s 1 B a s e do nT a n n e rg r a p h ，t h er e p r e s e n t a t i o na n dc o n s t r u c t i o no fL D P Cc o d e sa r ea d d r e s s e d ，a n dt h et w od e c o d i n ga l g o r i t h mf o rL D P Cc o d e s ，i e ，b i t f l i p p i n ga l g o r i t h ma n ds u m p r o d u c ta l g o r i t h m ，
9、a r ed i s c u s s e d F r o mt w oa s p e c t s - -m i n i m u md i s t a n c ea n dt h ef a i l u r eo fi n d e p e n d e n c ea s s u m p t i o n ，t h ei m p a c t so fc y c l e st ot h ep e r f o r m a n c eo fL D P Cc o d e sa r ea n a l y z e d2 T h ep r i n c i p l e so fs o f td e c o d i n
10、ga n dm e s s a g ep a s s i n ga r ed i s c u s s e dB a s e do nN o r m a lg r a p h ，t h eu p d a t ef o r m u l a sf o rm e s s a g ep a s s i n ga r ed e r i v e da n df u r t l ) e lt h eo p t i m a l i t yo fm e s s a g ep a s s i n ga l g o r i t h mf o rc y c l e f r e eg r a p h si sp r o
11、v e dF i n a l l y , t h ei s s u e sa f f e c t i n gm e s s a g ep a s s i n gi ng r a p h sw i t hc y c l e sa r ea n a l y z e d 3 B yt h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n ，q u a n t i z a t i o nd e c o d i n go fL D P Cc o d e si ss t u d i e d A ne f f i c i e n tq u a
12、n t i z a t i o n d e c o d i n gs c h e m ei sp r o p o s e dw h i c hc a ng r e a t l yr e d u c et h ed e c o d i n gc o m p l e x i t yw i t hal i t t l ep e r f o r m a n c el o s s A l t h o u g hl o n gL D P Cc o d e sa r es u p e r i o rt oT u r b oc o d e s ，i ti sn o tt h ec a s ef o rs h
13、o r tL D P Cc o d e s S ot h em o d i f i c a t i o no fd e c o d i n ga l g o r i t h mi se s s e n t i a lt Ot h ep e r l b r m a n c ei m p r o v e m e n t sf o rL D P Cs h o r tc o d e s K e y w o r d s ：L o w - D e n s i t yP a r i t y C h e c k ( L D P C ) c o d e s ，N o r m a lg r a p h ，m e
14、s s a g e p a s s i n ga l g o r i t h m ，q u a n t i z a t i o nd e c o d i n g创新性声明Y 5 8 3 8 3 7本人声明所旱交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中1 、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；电不包含为扶得西安电了科投大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申清学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相笑责任。本人签名：童j 幢日期
15、f I 硼关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属殖安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文和使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复印手段保存论文。( 保密的论文在解密后遵循此规定)本人签名：童腿导师签名生：生= 丝H 期三! ! 塑型日期兰厶 曼望一第一章绪论第一章绪论本章简要介绍了数字通信与信道编码的关系，回顾了信道编码理论与技术的 发展历程；给出了常见的几种信道模型及其
16、容量计算；结合图模型的发展历程概 述了L D P C 码的历史和现状；最后总结了作者在攻读硕士期间所做的主要5 - 作并给 出了本文内容安排。1 1 数字通信与信道编码当今信息社会，通信技术飞速发展，它与传感、计算技术紧密结合成为整个社会的“高级神经中枢”【lJ 。各种现代化通信设备，如电视、电话、手机、I n t e r n e t等等，已经进入了人们的日常生活当中，很难想象离开通信人类生活将会怎样。通信既然如此重要，那么通信的目的是什么昵?通信的目的在于消除传输信息的不确定性，通俗地讲就是实现信息传递。按照传递信息形式的不同，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。由于数字通信具有模拟通信不可比拟的优点，如抗干扰能力强、便于差错控制、便于使用现代数字信号处理、易于加密等等，因此数字通信更能适应于现代通信的要求。这里仅讨论与数字通信有关的信道编码问题。通信系统的质量评估有许多指标：有效性、可靠性、安全性、经济性、标准性、可维护性等【lJ 。其中有效性是指信息传输的速率问题，即单位时间能够传输多少信息：而可靠性指的是信
