LDPC码及其在编码调制系统中的研究

论文摘要

编码调制技术是一种将信道编码与调制作为一个整体联合进行设计的差错控制技术,以期同时获得分集增益和编码增益,从而提高通信系统的传输频谱效率和功率谱效率。低密度奇偶校验（LDPC: Low-density parity-check）码相对于Turbo码的优异的译码性能和具有高译码吞吐量的可能使其成为当前主流通信系统（如无线系统,有线通信系统,深空通信系统,卫星通信,存储系统等）的几种信道编码之一,本文主要研究目前具有广阔应用前景的IEEE802.16e系统。为了提高传输效率,同时获得较高的编码增益,可以考虑将LDPC码与具有高频谱效率的调制方式相结合。在深刻理解LDPC码的原理和其有效编译码算法的基础上,本文通过研究基于LDPC码的编码调制系统,搭建了高斯信道下LDPC码与QAM高阶调制相结合的比特交织编码调制（BICM:Bit Interleaver Code Modulation）系统模型和LDPC与QAM高阶调制相结合的多级编码调制（MLC:Multilever Code Modulation）系统模型。通过研究高阶调制的不等错误保护特性（UEP:Unequal Error Protection）,进行了基于MLC系统的信号集分割方案以及分量码的设计。基于对高阶软解调的深入研究,提出了一种降低复杂度的近似解调算法,仿真结果表明其性能接近于标准解调算法。在基于LDPC的编码调制系统中,由于信道中的相位噪声（Phase Noise）会引起接收信号星座点的旋转和模糊,从而引起接收信号的失真。本文从解调方案着手,给出了一种改进的高阶软解调方案,改变解调的判决区域,来降低相位噪声带来的不良影响。此解调方案应用于BICM系统仿真实现并达到了很好的效果。基于相位噪声信道下MLC系统解调方案的研究将是今后的主要方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.1.1 数字通信与信道编码
• 1.1.2 信道编码技术的发展与现状
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 LDPC 与联合编码调制的国内外发展现状
• 1.2.1 LDPC 码介绍
• 1.2.2 联合编码调制介绍
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 LDPC 的基本原理
• 2.1 LDPC 码的定义
• 2.2 LDPC 码的TANNER 图表示
• 2.3 LDPC 码的度分布
• 2.4 QC-LDPC 码
• 2.4.1 QC-LDPC 码的定义
• 2.4.2 IEEE802.16E 中的QC-LDPC 码
• 第3章 LDPC 码的编译码算法
• 3.1 LDPC 码的编码算法
• 3.1.1 EFFICIENT 编码算法
• 3.1.2 IEEE 802.16E 中的EFFICIENT 编码算法
• 3.2 LDPC 码的译码算法
• 3.2.1 LDPC 码的译码概述
• 3.2.2 概率域的BP 译码算法
• 3.2.3 对数似然比域内的BP 译码算法
• 3.2.4 基于校验似然比（PLR）的译码算法
• 3.2.5 最小和算法及其修正
• 3.3 LDPC 码译码的调度算法
• 3.3.1 全并行译码调度方案
• 3.3.2 全串行译码调度方案
• 3.3.3 串并结合译码调度方案
• 3.4 性能仿真与分析
• 第4章 LDPC 联合编码调制技术
• 4.1 LDPC 码编码调制系统
• 4.2 LDPC 码与BICM 的结合方案
• 4.2.1 基于LDPC 码的BICM 系统模型
• 4.2.2 基于高阶调制的软解调算法
• 4.3 LDPC 码与MLC 的结合方案
• 4.3.1 基于LDPC 码的MLC 系统模型
• 4.3.2 64QAM 的不等错误保护分析
• 4.4 软判决技术
• 4.4.1 一般的高阶软解调方法
• 4.4.2 一种降低复杂度的高阶软解调简化算法
• 4.4.3 性能仿真
• 第5章 相位噪声对编码调制系统的影响及改进算法
• 5.1 系统分析
• 5.1.1 相位噪声产生的原因分析
• 5.1.2 相位噪声对QAM 系统性能的影响
• 5.2 抑制相位噪声的方法分析
• 5.2.1 改进的软解调方式
• 5.2.2 相位噪声主导下的多层编码调制
• 5.3 仿真结果分析
• 总结
• 参考文献
• 致谢