多进制低密度奇偶校验码的研究.pdf

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1、中国科学技术大学博士学位论多进制低密度奇偶校验码的研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：刘磊通信与信息系统周武吻教授二O一二年五月四日又UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdisertationfordoctor’SdegreeResearchonNon—binaryLow—DensityParity·CheckCodesAuthor’SName：Speciality"CSupervisor：Finishedtime：ommunicationsandInformationSystemProf．W

2、uyangZhouMay4m，2012眦7㈨6Ⅲm1㈣6Ⅲ2洲叭—●⋯2洲Y中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，

3、可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。，囱公开口保密(——年)作者虢捌红一签字目期：塑』垄：厶!笪导师签名：签字日期：a竖!兰!兰：7多进制低密度奇偶校验码的研究刘磊中国科学技术大学liul@mail．ustc．edu．cn摘要低密度奇偶校验(LowDensityParity"Check：LDPC)码具有接近香农极限的优异纠错性能，近年来受到广泛关注。多进制(Nonbinary)L

4、DPC码是该领域中的新兴分支，主要集中在码字构造、性能分析以及优化算法等方面，具有广阔的研究前景以及深远的学术意义。在未来移动通信系统中，传输的多媒体业务(如语音、视频会议、流媒体、Web浏览等)具有不同的QoS需求，这就需要无线链路具备自适应的能力，即能够根据业务和信道情况自适应调整链路参数，如数据帧长、信道编码的码率与码长等。同时，在现有的码字性能分析研究中，对LDPC码最小码距的计算都是基于二进制的，而对计算多进制LDPC码最小码距的研究目前仍是空白。再者，以往的LDPC码设计往往以优化最短环长(girth)为目标，但是低girth的码字

5、未必会表现出较差的性能，girth作为优化目标是值得商榷的，因此寻求一种更合理的优化目标成为LDPC码的研究方向之一。准循环(QuasiCyclic：QC)LDPC码由于其校验矩阵(H矩阵)具有准循环结构，从而在编码端可通过循环移位寄存器实现线性时间编码，在解码端能够实现快速的节点定位与路由，且只需要很少的存储单元存储H矩阵。基于此，本文分别构造了多种高性能多进制QC．LDPC码。首先，提出了码长连续变化的多进制QC—LDPC码构造方法，并且利用缩短／力口长技术实现了多码率的码字设计：然后在码长固定的前提下，利用矩阵分裂方法提出了多码率多进制Q

6、C．LDPC码的构造算法；最后以有限域阶数为自由度，针对不同的无线场景应用，分别构造了码长固定的多码率多进制OC．LDPC码以及信息位长度固定的多码率多进制QC．LDPC码。码字的性能分析一直是编码研究领域中的难题，针对这个难题，本文提出一种基于搜索多进制LDPC码最小码距的性能分析方法。该方法针对多进制LDPC码的特点进行了多项改进，包括：抖动(Dithering)技术、改进的错误冲激图样(ErrorImpulsePattem)以及改进的多进制解码器。所得到的数值结果表明，通过仔细选择校验矩阵(H矩阵)的非零元素，或者增加H矩阵的平均列重，或

7、者扩大有限域的阶数均可以提高多进制LDPC码的最小码距。这些结果有效地验证了以往文献中通过计算机仿真得到的结论。研究发现，最大化girth并不是优化码字性能的唯一标准，因此本文放弃最大化girth的设计约束，而提出一种基于优化最小码距上限的多进制QC。LDPC第1页共139页摘娶码构造方法。通过优化码字的最小码距上限，使所构造的码字拥有更低的误码平台，为Qc．LDPC码的构造提出了一种新思路。关键词：低密度奇偶校验码多进制准循环最短环长码长连续变化多码率最小码距联合界最小码距上限第lI页共139页．AbstractABSTRACTLowDens

8、ityParityCheck(LDPC)codescanachieveexcellenterror—correctingperformanceclos