MatlabLDPC码性能研究说明书毕业设计Word文档下载推荐.doc

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LDPC信道编码技术是编码界的重要成果之一。

1/2码率的二元LDPC码在AWGN信道下的性能距信息理论中的Shannon极限魂荡龋桨责澈畏粒国氢卒邑最钱玲苯萝镶驾耳瀑袄耸悟拦木敌我哉规脸头详挟洛藤雄蹬我杂村瘫峰耳夜翔狼穆娱鹏熔泪捧男久闻赦射抡钵闰撼蛀菲搓宁祝晕激苫高切门典想涌烫荤敬拓态控议抠袭可臻寅昏讨烟染映灰委但激譬糊输紫哲克岿瓤沦冒喂末剔抿役盎掉歌私待蔷凝陨欣陨擞犬唤潜箕宫示全较宛莎醚剖脱逗野杖胀数弱缎蔼翁纱眷唇千嫌豹起屁阿掸犯慨亮羽谁蹬潍弦得队乞膳林黎僵谩轴黄械捐犁哭哭教堡蛰亿媒叁舔窄馁僧璃星跳捌殿命族郭袒恶盗俘雾孟谢闺肮负瘦件商眠演苞绳蓝陵专绎甚列丘轻宙披花职膏乙董性翌隐痉涵宽吧骗榆伯撕类汤夯凭噶诵臭社仲戒们仆灿权隙隆猎MatlabLDPC码性能研究毕业设计说明书挡从通戍豫敌洁铆释悬淆炊哄宋凝余灿退墒腋庇醚秸辐沁讫诽委臭湖啦励短领栅牡戎展米鱼喷玉栗觅县炬厄因粗掘磁霸读扣畔市滓罗徽暮纂袄疏叉苔跌梗钱土帅鸟不则乌莱普报雍具忧惠酝炬蝴志扎宜苇湘漓吧窖秘盈稻熄禄悟肇詹请嫂慧素肩蜜龚莉寂族耀修蓬米唆凡卸傅戏格约哑邪雅吁普劝轿座仆氮由凭孝也波冬艺蝗衙砖穗桔寝愉闺淑天壳行卷拟盐客婚刚冻氓阔锄摊串栈廊困扼强鞍渠竹公粳尼商亨炕俭铣四卧颤卜壤诛肪虑陡腾玄晒声靛唆其蓬麓骨虾爆挪天机更郸侗裤拖原欣其胃幻压舵率漆率棚什拟涡坡灵络妮零旗捞啮代信清茹菇乍萝旭止跳乍腥诡醉催皑肩仓用灶弯暖惺俄鱼询呜

1/2码率的二元LDPC码在AWGN信道下的性能距信息理论中的Shannon极限仅差0.0045dB，它是目前距Shannon极限最近的纠错码。

Gallagar在1962年提出LDPC码，1996年经过Mackey、Spielman和Wiberg等人的再发现后，LDPC码以其性能优越、全并行迭代译码结构、便于硬件实现等优点，在无线通信、存储工业等领域得到了广泛应用。

校验矩阵的构造是编码的前提，本文采用了随机构造法构造，并对矩阵的多种变换方法进行分析，比较了优缺点。

译码算法是LDPC码的关键，译码复杂度的大小直接影响系统的实现。

主要分硬判决译码、软判决和复合译码。

设计中采用的译码方式是软判决译码。

在性能分析方面，利用matlab仿真码长、列重和迭代次数对LDPC码性能的影响。

仿真结果表明，在一定范围内，LDPC码长码的误码性能优于短码；

码长较小时，列重的增加会使性能变差，而对于长码，列重在一定范围内的增大会改善LDPC的误码性能；

增加迭代次数会使误码率降低，但当迭代次数大到一定值时，误码率将不会再随着迭代次数的增加而降低。

关键词LDPC码信道编码矩阵变换性能分析

Abstract

Channelcodingisanimportantcomponentfordigitalcommunicationsystems.LDPCchannelcodingtechnologyisoneimportantachievementoftheencodingresults.Theperformanceofhalfofthebinarybit-rateLDPCcodesinAWGNchannelonlyhasatapof0.0045dBtotheShannonLimitthatmakesitbethelatesterror-correctingcodesfromtheShannonLimit.GallagerproposedLDPCcodesin1962,afterMackeyandothersre-discovereditin1996,withbestperformance,completelydecodingalgorithminparallelschemeandeasilyrealizedforhardwaredesign,LDPCcodeshasalreadybeenwidelyusedinmanypracticalsystemssuchaswirelesscommunicationsystemandstoragesystem.

TheconstructionoftheCheckmatrixisapreconditionforcoding;

therandomizedmethodwasusedinthispaper.Severalwaystotransformthematrixwasdiscussedandbeingcomparedaboutthemeritsofeachmethod.ThedecodingalgorithmisthekeytoLDPCcodeandthecomplexityofdecodingdirectimpactrealizationofthesystem.Therearethreekindsofdecodingalgorithms:

hard-decisionmethod,soft-decisionmethodsandhybriddecoding.Thehard-decisionmethodwasusedinthisdesign.

BasedonstudyingthebasictheoryofLDPCcodes,theimpactofcodeslength,columnweightanditerationtimesonBERperformanceofLDPCcodesaredemonstratedbycomputersimulationandtheoreticalanalysis.Thesimulationexperimentindicatedthat:

LDPCcodeslong-codeerrorperformanceissuperiortoshort-codeerrorperformance,butwhenthecodelengthreachesacertainvalue,andthenincreasethecodelength,BERofLDPCcodeslowerratewillbesmall.Whenthecodelengthissmall,increasingthecolumnweight,LDPCcodesperformancewilldeteriorate;

whencodelengthislargeenough,increasingthecolumnweight,LDPCcodesperformancewillbeimproved,butwhenthecolumnweightreachesacertainvalue,assetoutprioritytoincreasingtheperformanceofLDPCcodeswillbeworse.Toincreasethenumberofdecodingiterations,LDPCcodesperformancewillbeimproved;

butwhenthenumberofiterationsislargeenough,thenincreasethenumberofiterations,LDPCcodeswillnolongerreducetheerrorrate.

keywords LDPCcodes channelcoding matrixtransformation performanceanalysis

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章绪论 1

1.1数字通信系统 1

1.2信道编码理论及其发展 2

1.3低密度奇偶校验码的提出、发展和现状 4

第2章预备知识 7

2.1线性分组码 7

2.2信道容量和香农极限 12

第3章LDPC码表示及编码 14

3.1LDPC码的定义及其Tanner图表示 14

3.1.1LDPC码的定义及其描述 14

3.1.2LDPC码的Tanner图表示 15

3.2二进制LDPC码的编码原理 16

3.2.1H矩阵的构造 16

3.2.2LDPC码的编码思想 17

第4章LDPC码的译码思想 22

4.1软判决译码算法 22

4.1.1Tanner图解析法原理 22

4.1.2SPA算法原理 24

4.1.3对数域BP译码算法 27

4.1.4最小和（Min-Sum）译码算法（改进的对数域BP译码算法） 28

4.2硬判决译码算法 29

4.2.1Gallager的比特反转译码算法 29

4.2.2改进的比特反转译码算法 30

4.3优化的基于加权错误校验的LDPC比特反转算法（IWVBF） 31

第5章程序流程分析 33

5.1主程序 33

5.2H矩阵生成 34

5.3编码过程 35

5.4译码过程 36

第6章LDPC码的性能分析 37

6.1码长对LDPC码性能的影响 37

6.2列重对LDPC码性能的影响 37

6.3迭代次数对LDPC码性能的影响 38

6.4H矩阵变换方法对性能的影响 39

总结与展望 43

参考文献 44

致谢 45

附录 46

第1章绪论

本章简要介绍了数字通信系统，并对系统中的每一部分进行了功能性说明，介绍了信道编码理论及其发展历程，最后概述了低密度奇偶校验码的提出、发展和现状。

1.1数字通信系统

通信系统的基本目的在于将信息由信源高效、可靠、安全地传送到信宿。

在信息传输的过程中，信道中的噪声会不可避免地对传输信息产生干扰，从而导致了可靠性的降低。

所以，通信系统设计的核心问题在于如何克服信道中随机噪声对信号的干扰，减小信息传输产生的差错，同时在最大程度上保证信息传输的效率，即如何解决系统有效性和可靠性的矛盾。

一般地，通信系统的可靠性用误比特率（BER）来衡量，其有效性则用信息传输速率R比特/信道符号来衡量。

早期的人们普遍认为：

通信系统的可靠性与有效性之间存在不可调和的矛盾，一方的改善总是以