LDPC码的性能评估与结构优化

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LDPC码的性能可以逼近Shannon容量限,在长码时性能甚至可以超过Turbo码,而译码复杂度则因为采取具有线性复杂度的和积算法从而大大地低于Turbo码。LDPC码因为具有错误平层低、译码复杂度低等优点以及它在信息可靠传输中的应用前景从而成为了近年来纠错编码领域的研究热点。  最小距离和陷阱集是影响LDPC性能的两个关键因素,最小距离决定了LDPC码检测随机错误和纠正随机错误的能力,陷阱集则是LDPC码出现错误平层的重要原因。本文采用理论分析与计算机仿真相结合的方法,重点研究了LDCP码的最小距离和陷阱集,实现了最小距离搜索算法和改进的最小距离搜索算法,同时实现了陷阱集搜索算法,给出了基于陷阱集修改迭代译码算法的方法,同时给出了几种基于陷阱集的LDPC码结构优化设计算法。主要完成的工作包括以下几个方面:  本文首先简要地介绍了LDPC码的基本定义及其相关概念,包括LDPC码的Tanner图表示、规则LDPC码与非规则LDPC码的基本概念、几种常见的LDPC码构造方法;在对LDPC码的最小距离的分析中介绍了最小距离的相关概念以及最小距离对包括LDPC码在内的线性分组码的影响,介绍了搜索LDPC码最小距离的算法,实现了最小距离搜索算法的优化,并通过仿真进行比较,优化后的算法可以得到更加准确的最小距离;在对LDPC码陷阱集的分析中介绍了陷阱集的相关概念,讨论了陷阱集对LDPC码的影响,实现了搜索LDPC码陷阱集的算法,该算法可以用较短的时间得到LDPC码的陷阱集,并介绍了基于陷阱集修改的迭代译码算法;最后介绍了基于陷阱集的结构优化算法,包括添加冗余行算法、交换边算法、ACE算法以及基于ACE算法的改进PEG算法,并通过仿真进行性能比较。
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