多进制LDPC码与RS码的性能比较研究

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本论文主要对多进制LDPC码(Q-LDPC,Non-binary Low Density Parity Check Codes)的性能进行了深入的研究,并与二进制LDPC码(B-LDPC)、RS码(Reed-Solomon Codes)进行了全面的比较分析。仿真结果表明,Q-LDPC码具有优良的抗突发噪声和抗衰落性能,尤其在高码率下的性能更为突出。在突发噪声长度高达144bits的情况下,误帧率达到10-4水平时,Q-LDPC码比RS码多出2.7dB的编码增益;在瑞利衰落信道下,误帧率为10-4时,Q-LDPC码甚至比采用软判决译码的RS码多出7.1dB的编码增益。这对于Q-LDPC码在未来数字通信系统当中的应用具有重要的实际意义。本文第一章对LDPC码进行了概述,阐述了LDPC码的历史及其基本原理。第二章论述了B-LDPC码的编译码原理,包括校验矩阵H的构造、古典译码算法、以及利用消息传递的信度传播译码算法等。第三章在B-LDPC码的基础上,详细而全面地分析了Q-LDPC码在突发噪声信道下性能良好的原因,并对Q-LDPC码的校验矩阵H进行了优化设计,同时针对Q-LDPC码的特性,引进了傅立叶变换-信度传播译码算法以降低译码复杂度。第四章对RS码的编译码算法进行了简要介绍。第五章重点论证了一种新的优化方法――EXIT图(Extrinsic Information Transfer)在LDPC码优化设计当中的应用。第六章为仿真分析部分,不仅考察了Q-LDPC码在AWGN信道下不同帧长、不同码率的纠错性能,而且对Q-LDPC码与B-LDPC码、RS码在高斯白噪声(AWGN,Additive White Gaussian Noise)信道、突发噪声信道、以及瑞利衰落信道下的性能进行了全面的、公平的对比研究。文章末尾指出了Q-LDPC码广泛的应用前景和下一步工作方向。
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