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低密度奇偶校验码LDPC码(Low-Density Parity-Check Codes)性能接近香农限,具有编码增益高、译码简单快捷、码字灵活等优点,是当前编码界的研究热点。与此同时,第三代(3G)移动通信系统也逐渐进入了商用阶段。为了实现3G移动通信系统多业务支持、高数据率传输的目的,高效信道编译码的研究成为了被关注的焦点。常用的信道编译码如乘积码、Turbo码等已经不能满足3G移动通信系统及其未来演进系统的诸多要求,而LDPC码凭借着其优良的性能与巨大的应用潜力被越来越多学者们认可。
本文研究了TD-SCDMA系统及其演进系统中,LDPC码编译码算法的优化设计,通过仿真验证了在该系统中,LDPC码的性能较之Turbo码有一定优势,并在一定范围内可任意构造码长和码率,大大的方便了应用。
本文首先简述了移动通信系统和信道编码的基本理论,并分析了LDPC码的研究现状。在详细介绍了LDPC码编译码原理的基础上,对LDPC码在不同调制方式下的性能进行了比较。然后,对TD-SCDMA系统的演进作了介绍,对目前标准规定的上行使用SC-FDMA与下行使用OFDMA的3G LTE系统物理层技术作了深入的研究,并给出了规则LDPC码在该系统中的性能仿真。对于规则LDPC码在该系统中仿真性能不及Turbo码的情况,通过分析其原因,选择了准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)进行研究。
QC-LDPC码利用代数学或组合理论构造具有准循环结构的校验矩阵,与其它LDPC码相比,QC-LDPC码具有极低的线性编码复杂度。文中简要介绍QC-LDPC码的定义和编码方法,对其编译码算法进行改进,设计实现了QC-LDPC码的快速编码算法,并对并行加权比特翻转译码算法进行改进,对其性能进行了仿真。最后,将改进后的LDPC编译码方案应用于TD-SCDMA系统及3G LTE系统中,与Turbo码进行性能对比,仿真结果表明基于本文提出的LDPC码具有比Turbo码更优的性能。可以预见,在下一代移动通信系统中,LDPC码必有广泛的应用前景。