高效的ldpc译码算法

姥言却它大警 硕士研究生学位论文 题目： 直邀数坠墅里竖鱼篡洼 学号：Q 2 5 垒1 8 专 导 学 业： 逗信皇信息丕统 。 师：拯澧塞 院：信皇皇通信王程堂院 。2 0 1 0 年3 月7 日 _ _ 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：益越 日期： 鞋! ! ：! ：1 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：拉盘丝2本人签名：边金监2 导师签名： 日期：巡二 一一一 日期：止卜 J - 高效的L D P C 译码算法 摘要 1 9 6 3 年G a l l a g e r 发明的L D P C 码在T u r b o 码出现后重新得到编码界的 关注。虽然L D P C 码的译码算法已经是成熟的技术，但对于具体应用而言， 进一步降低译码复杂度是一个重要问题。因为降低译码复杂度将直接获得 降低终端成本，减小芯片尺寸，降低手机功耗等一系列好处。因此L D P C 码 的译码算法简化一直是编码界关注的重点领域。 本文首先研究了L D P C 码的编码器结构和经典的译码算法，并分析了几 种简化算法思路。通过理论分析和仿真统计L D P C 码迭代译码的内部统计特 性，本文提出了一种新的简化译码算法。新算法依靠准确的检测已经正确 译码的比特，并且将这些正确比特从校验阵中删除的方式，以逐渐缩小校 验阵，从而达到了简化后续迭代运算量并推动迭代更快地向正确码字收敛 的效果。除此之外，为了防止错误判断的扩散导致的译码失败，本文设计 了合理有效的检测恢复方案。 当新算法应用于高阶调制时，删除比特通过参与迭代软解调能够向其它 比特传递正确信息，在降低星座阶数的同时获得了译码性能增益。仿真结 果证明，当算法用于二进制调制时，能够在保持或者提高算法译码性能的 前提下降低2 5 5 0 的运算量。在与高阶调制相结合时，我们在现有编码调 制的基础上提出了两种优化改进思路，通过充分利用删除比特带来的复杂 度简化和性能增益，两种思路均能够在简化运算量的同时获得0 2 d B 以上 的性能增益。 j 关键字：L D P C 码和积算法强制收敛删除编码调制 E F F I C I E N TD E C O D I N GA L G o R I T H M SF o RL D P CC o D E S A B S T R A C T F r o mt h er a i s i n go fT u r b oc o d e s ，L D P Cc o d e sh a sa t t r a c t e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nf o r i t sr e m a r k a b l ep e r f o r m a n c e T h ed e c o d e ra l g o r i t h mo fL D P Cc o d e si sa l r e a d yb e i n gam a t u r e t e c h n o l o g y , b u tf o rt h ep r a c t i c ei m p l e m e n t ，e s p e c i a l l ys m a l lt e r m i n a l ss u c ha sm o b i l eh a n d s e t s ， r e d u c i n gt h ec o m p l e x i t yo f d e c o d i n ga l g o r i t h mi ss t i l ld e s i r a b l e ，s i n c el o wc o m p l e x i t yi m p l i e s l o wc o s to ft h eh a r d w a r ei m p l e m e n t a t i o na n da l s ol o wc o n s u m p t i o no fb a t t e r yp o w e r T h u s ， d e c o d m gL D P Cc o d e sw i t hl o wc o m p l e x i t ys t i l la t t r a c t sc o d i n gf i e l ds t u d y I nt h i st h e s i s ，L D P Cc o d i n gm e t h o d sa n dd e c o d i n ga l g o r i t h m sa r ef i r s t l yr e v i e w e di n d e t a i l ，w ea l s os t u d yc l a s s i cs i m p l i f i e da l g o r i t h m sa f t e rt h a t ，l i k eM S A D u et od e e p t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i v er e s e a r c ho fi n n e rc h a r a c t e ro fL D P Ci t e r a t i v ed e c o d e r , w e d e v e l o p e da n e w r e d u c e d - c o m p l e x i t yd e c o d i n ga l g o r i t h m ，w h i c hd e p e n d s O l ld e t e c t i n gc o r r e c t b i t sa f t e rf e wi t e r a t i o n sa n dd e l e t i n gt h e s ec o r r e c tb i t sf r o mT a n n e rg r a p h ，a l s om e a n sc h e c k m a t r i x T h r o u g hd e l e t i n g , w ec a na c h i e v es m a l l e ra n ds m a l l e rm a t r i xa n d r e d u c et h e c a l c u l a t i o na m o u n to ff o l l o wi t e r a t i o n s E v e nm o r e ，t h i sd e l e t i n ga l s oc a np a s sm o r ee f f i c i e n t c o r r e c ti n f o r m a t i o nt oo t h e rb i t sa n da c c e l e r a t ed e c o d i n gc o n v e r g e n c e B e s i d e s ，w ea l s o d e s i g ne f f i c i e n ta n dr e a s o n a b l es c h e m et oa v o i df a l s ed e t e c t i n ga n dd i f f u s i o n E v e nm o r e ，w h e ni m p l e m e n to u rn e wa l g o r i t h mw i t hh i g h - l e v e lm o d u l a t i o n ，t h i sp a p e r p r j o p o s e dan e wl o wc o m p l e x i t yc o d e dm o d u l a t i o ni d e aa n dp r e s e n tt w on e wa l g o r i t h m T h r o u g hi m p l e m e n td a e c t i n ga n dd e l e t i n gi n t oc o d e dm o d u l a t i o n , d e c o d e rC a nt a k em o r e e f f i c i e n ta d v a n t a g eo fc o r r e c ti n f o r m a t i o na n da v o i dw r o n gi n f o r m a t i o ns p r e a d i n g , f u r t h e r m o r e , d e l e t i n gb i t sa l s oc a ns i m p l i f yt h ed e m o d u l a t i o nc o m p l e x i t yt h r o u g hd e s c e n d i n g c o n s t e l l a t i o nl e v e la n dc a l c u l a t ea m o u n t S i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ，w h e ni m p l e m e n t e dw i mb i n a r ym o d u l a t i o n ，o u rn e w a l g o r i t h mC a nk e e pd e c o d e rp e r f o r m a n c eo fS P Aa n da c h i e v ep e r f o r m a n c eg a i no fM S A , w h i l eg e t2 5 5 0 r e d u c t i o no fc o m p l e x i t y W h e ni m p l e m e n t e dw i t hh i g h - l e v e lm o d u l a t i o n ， w e 芦o p o s e dt w os c h e m e s ，b o t ho ft h e mC a na c h i e v ea tl e a s t0 3 d Bp e r f o r m a n c eg a i nw h i l e g e t3 0 c o m p l e x i t yr e d u c t i o n 1 2 ) 之分， 二进制是将每个二进制符号映射为相应的信号波形之一，而M 进制是将二进制数字 序列中每K 个比特构成一组，对应于M 进制符号之一( M = 2 ) ，每个M 进制数字 符号映射为M - I 、信号波形缸( ，) ，= 1 2 L ，M 之一。由于在实际的频带传输系统中， 信道的频率资源有限，