QC-LDPC码在光纤通信中应用的研究

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LDPC(低密度奇偶校验码)是Gallager提出的一种可接近香农限的好码,是一种优秀的线性分组码,其纠错性能与构造方式具有密切的关系。QC-LDPC码(准循环低密度奇偶校验码)是一类由小的零方阵和小的循环矩阵构成校验矩阵的LDPC码,是LDPC码的一个重要分支。其编码可以通过简单的移位寄存器实现,具有实现复杂度低的特点。LDPC以非常优异的性能,使得LDPC码在近几年得到了广泛的研究,并被用于移动通信、卫星通信和磁存储系统等应用中。如果将LDPC码用于光纤通信系统,同样能够提高光纤通信系统的传输性能,但是相关的LDPC码的研究必须考虑到光纤通信系统对纠错码的高速率、高效率的要求。伪循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码可以给光纤通信系统带来更高的编码增益,本文主要做了以下工作:我们首先仿真了译码过程中各重要因素如信道模型、译码算法、最大迭代次数对译码性能的影响。但是对光纤信道来说,其译码过程需要的对数似然比(LLR)的计算很复杂。为了降低QC-LDPC译码器硬件设计的复杂度,本文提出了一种光纤信道下简化的LLR的计算方法。仿真结果表明,在光纤信道环境下,并使用最小和译码算法时,该LLR的简化计算方法与原计算方法相比仅有0.05dB的译码性能损失。研究了QC-LDPC码的量化译码,针对高速率的光纤通信系统,仿真验证了量化范围和量化精度的对译码性能的影响。仿真了简化后的LLR在3位量化精度时的性能,仿真结果表明,在使用最小和译码算法时,简化后计算方法与原方法相比仅有0.002dB的译码性能损失。最后提出了一种新的提高QC-LDPC码译码性能的方法,在3位量化精度下,该方法在使用最小和译码算法时,性能增益达到了0.4dB。该方法使用简化LLR时的性能有待于进一步仿真分析。
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