LDPC码的差错平层研究及其对IEEE802.16x标准码的性能改善应用

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低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码凭借其逼近香农限的优异性能在IEEE802.16x系列标准中取得了成功应用,在第四代移动通信中其译码性能尤其是差错平层的改善就成为急需解决的瓶颈问题。本文的具体工作如下三点。第一,本文首先描述了LDPC码的基本概念以及其在信道编码领域的发展过程,其中详细介绍了IEEE802系列标准以及IEEE802.16x标准LDPC码的基本概念。其次介绍了LDPC码现有的多种编码算法与译码算法,如部分迭代编码算法、最小和(MinSum)译码算法等。接着分析了译码算法与陷阱集,陷阱集与差错平层之间相互影响的密切关系,阐述了陷阱集与差错平层的概念、各类基于陷阱集的差错平层机理分析方法以及几类改善差错平层现象的现有方法。第二,在现有的编码译码算法基础上,本文提出了一类新的编码译码方法——陷阱点删除法,并将其适用于改善IEEE802.16x标准LDPC码差错平层现象上。本文在这一部分中详细研究了LDPC码的差错平层消除方法。差错平层现象产生的主要来源是停止集(Stopping Sets)、吸收集(Absorbing Sets)以及陷阱集(Trapping Sets),其中停止集和吸收集可以看作特定条件下的陷阱集。故若能借由LDPC码性能仿真数据结果得到主要陷阱集(Dominant Trapping Sets)的分布,使其在译码过程中能跳过或绕过陷阱集位置,则可以降低甚至消除LDPC码的差错平层现象。陷阱点删除编译码算法要点有三:(1)在已知主要陷阱集分布的条件下,在LDPC码编码发送端固定置已知陷阱点位为“1”或“0”,并在编码完成后将该类比特位删除不予发送;(2)在LDPC码译码接收端接到经过删除处理的接收序列后,按原位插入在发送端所删除的比特点值“1”或“0”从而构成一个完整的序列再进行译码;(3)在现有译码算法(如BP译码算法)的迭代过程中,固定该类比特位的似然值而不受迭代影响改变。第三,本文对应用了陷阱点删除编译码算法的IEEE802.16x标准中的(960,480)LDPC码进行了性能仿真和分析,发现删除陷阱点后的LDPC码传输码率受到了轻微影响,但有效地达到了降低其差错平层的目的,差错平层预计将小于1011。
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