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以信道编码为核心内容的前向差错控制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成功,但是对于其在下一代移动通信系统,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也许会成为处理速度的瓶颈。低密度码(Low Density Parity Check,LDPC)的出现让人们看到了新的选择。早在1962年Gallager在对纠错编码的研究中提出了LDPC码,但是直到30多年后才真正为人们所重视。和Turbo码一样,LDPC码也具有近香农限的性能,并且其全并行迭代译码器的复杂度和码长成线性关系,能获得数十倍于Turbo码的吞吐量。因此,LDPC码迅速成为信道编码领域的热点,在无线通信、深空通信、光纤通信以及存储工业等各个领域展开了应用。
本论文首先介绍了低密度码的基本编译码原理,并从中引出低密度码可研究的几个开放性课题,主要包括:校验矩阵的设计、译码性能理论分析、相关编码方式以及其应用。然后根据各个研究课题敞开话题,并相应阐述了自己的观点以及相应的研究。
在校验矩阵的设计中,先给出了现有的编码设计方案,并根据编码类型的顺序列出广为人知的各种矩阵构造方法,并在B3g的环境下给出LDPC码的仿真性能。在译码性能理论分析的研究中,先给出一种经典的分析方法——密度进化,然后引出简化而且广泛使用的高斯密度进化方法。虽然高斯密度进化比较简单实用,但与实际结果的曲线相去甚远,只能估计出一个门限,而不能比较好的估计出各个信噪比下的误码率,于是就有更进一步的改进--联合高斯密度进化,这种估计方法比高斯密度进化复杂,但能很好地勾勒出误码率曲线。利用Tanner图进行译码的分组编码称之为类LDPC码。在低密度码相关编码方式的研究中先给出了现有研究比较广泛的类低密度码。然后针对Turbo结构低密度码(TS-LDPC)给出一种新颖的译码算法,并有很好性能。谈及低密度码的应用,可谓特别广泛,论文中对各个应用进行列总,并对其详细介绍,最后对低密度码的前景进行展望。