非二进制低密度奇偶校验码(LDPC)译码性能研究

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众所周知,低密度奇偶校验码(Low Density Parity-check Code,LDPC)是公认性能最优异的码字,它是一种能逼近Shannon容量限的渐进好码,在通信的各个领域内被大量广泛应用。而非二进制低密度奇偶校验码,即在有限域GF (q),q≠2上,对比二进制低密度奇偶校验码码因为有着更强的纠错和抗击突发错误的能力优势,同时更加能够满足如今通信需求,所以激起了学术界的广泛研究兴趣。但是目前来说,对其的研究还停留在一个起步发展阶段,完全不如在GF(2)上的LDPC码如此快速和成熟,其中一个很重要的原因就是在GF (q),q≠2的码字在译码环节中有着相当高的复杂度。因此,如何在保证一定优异性能的情况下,更好地去降低译码过程中的复杂度是如今研究非二进制LDPC码的一个非常关键的难点。本文将对非二进制LDPC码译码性能方面及其优化问题上进行深入研究,具体内容如下:首先,基于低密度奇偶校验码的理论知识,系统的说明了非二进制LDPC码与二进制LDPC码的不同之处,以及其导致性能差异的理由。同时针对非二进制低密度奇偶校验码的编译码理论,着重研究现有经典置信(BP)译码算法和扩展最小和(EMS)译码算法,并且全面的分析各自的优缺点。然后,完成非二进制LDPC码编译码仿真平台的搭建,通过针对非二进制LDPC码中扩展最小和EMS译码算法的大量仿真,重点研究译码性能的影响及其优化过程。深入分析截断信息中排序个数Nm对译码性能的影响程度,提出在保证一定的复杂度和性能要求上,选取排序个数的方法,为EMS译码算法的应用发展提供了支持。最后,通过修正因子的作用优化EMS译码性能,经过大量的数据仿真,全面地分析修正因子对译码性能的影响,以及其在不同信噪比状态下和不同排序个数等多方面因素中对性能影响作用的程度,总结和归纳出修正因子的影响因素和变化情况;然后根据不同的应用需求,提出对修正因子的选取和运用的规律;并且,经过大量仿真和对所得的仿真数据的分析,拟合出了以排序个数Nm的变化求取最优修正因子的模拟函数,便于工程上的应用。
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