基于动态消息调度的LDPC码及数字喷泉码改进译码算法研究

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随着无线通信的飞速发展,高速率的数据传输以及多媒体业务的急速增多,在提高信息传输效率的基础上,如何保证通信过程的可靠性显得尤为重要,这对纠错编码提出了更高的要求。低密度奇偶校验码(LDPC)具有逼近香农极限的纠错性能,且有描述方便、易理论分析和译码简单的特点,适合硬件实现;数字喷泉码作为一种无固定码率码,可以根据信道的实时状况,自适应地匹配编码方案。置信传播(BP)译码是LDPC码和数字喷泉码两种编码的基本译码算法,但传统的BP译码算法,不能充分利用信息传递过程中的更新信息。基于置信传播的动态译码算法,为实现每次信息传递提供更多的置信度提供了一个有效的途径,近来吸引了大量的学者对其进一步的研究。论文首先简要介绍了LDPC码和LT码的基本概念,包括码字的表示、特性以及编码过程,接着详细介绍了两种码字通用的迭代译码算法,即BP译码算法的原理和译码流程。在此基础上,论文分析和讨论了影响BP译码算法的关键因素,分析了消息调度对BP译码算法的影响。接着,论文详细分析了基于残差的置信传播动态的消息调度算法,并结合Tanner图详尽分析了基于残差的RBP、 NW-RBP和VC-RBP三种动态消息调度算法的具体调度过程,讨论了每种调度算法的特点,阐释了相关消息调度克服陷阱集的过程,采用仿真研究的方法,分析并讨论了不同的动态消息调度策略对LDPC码及LT码译码性能的影响。论文针对LDPC码和LT码的相关仿真研究分析表明,动态消息调度对基于置信传播的迭代译码算法的改进高度依赖于编码构造。一般来说,对于中、短码长的码字,如果码字的Tanner图中变量节点和校验节点的度数分布相对均匀,且无大量度为1的节点以及过多的四环时,采用基于动态消息调度的BP译码算法可以显著提高译码性能;对于度分布极度不均匀或四环过多的中、短码长码字,或者度分布为1的节点过多时,采用基于动态消息调度对BP译码算法的改进并不明显。此外,论文的分析结果说明,在实际系统应用时,应结合编码结构,合理选择相关消息调度机制以充分发挥基于动态消息调度的改进译码算法所能带来的潜在的性能改进。
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