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信道编码技术是移动通信系统的关键技术之一,以信道编码为核心内容的前向差错控制也一直是通信理论中的热点课题。卷积码和 turbo 码在第二代移动通信系统和第三代移动通信系统中取得的成功让人炫目,但是对于其在下一代移动通信系统的可行性,很多人都持谨慎态度:卷积码对数据通信的可靠性让人怀疑,而 Turbo 码的高复杂度译码算法增加了终端的功耗。
低密度奇偶校验 (LDPC:Low Density Parity Check Code) 码的出现让人们看到了新的选择。LDPC 码由麻省理工学院的 GaIlager 博士发明于上世纪 60 年代,但是直到 30 多年后才真正为人们所重视。LDPC 码是一种性能逼近香农 (Shannon) 限的好码,其描述简单,对严格的理论分析具有可验证性:译码复杂度低于 Turbo 码,且可实现完全的并行操作,硬件复杂度低。因此,LDPC 码迅速成为信道编码领域的新宠,在无线通信、深空通信、有线通信以及存储工业等各个领域展开了应用。
本文首先简述了通信系统以及信道编码理论的基础知识,并且对线性分组码的基本原理作了阐述。本文重点介绍了 LDPC 码的定义、几种最主要的编译码算法以及主要译码算法的性能分析,基于对 MP 译码算法的分析,在经典 BP 算法的基础上进行优化,得到了改进的归一化最小和算法。然后,本文从简化编码结构和降低译码复杂度方面考虑,提出一种Turbo LDPC 码,它利用 Turbo 级联码的编码结构,用同样度分配的非规则 LDPC 码作为分量码,以 Turbo 码的编码方式构成。最后,通过构造信道条件,搭建仿真链路,进行了链路仿真。仿真结果证明了在低信噪比情况下,Turbo LDPC 码优于同长度的非规则的 LDPC 码和 Turbo 码。