【摘 要】
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作为第三代前向纠错编码强有力的候选码,由于具有低复杂度的编译码器结构以及纠错性能优异等优点,二进制低密度奇偶校验(Binary Low Density Parity Check,B-LDPC)码在高速光通信中得到了广泛的应用。多进制LDPC码在中短码长时较B-LDPC码有编码增益高、纠突发错误能力强、适合高阶调制通信系统的优点。本文围绕确定度分布下多进制LDPC码的构造方法、非规则多进制LDPC码
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作为第三代前向纠错编码强有力的候选码,由于具有低复杂度的编译码器结构以及纠错性能优异等优点,二进制低密度奇偶校验(Binary Low Density Parity Check,B-LDPC)码在高速光通信中得到了广泛的应用。多进制LDPC码在中短码长时较B-LDPC码有编码增益高、纠突发错误能力强、适合高阶调制通信系统的优点。本文围绕确定度分布下多进制LDPC码的构造方法、非规则多进制LDPC码的列重分布以及低复杂度的LDPC编码联合脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)系统软信息计算方法三个研究点展开了深入研究,研究工作的主要内容如下。一、针对现有结构化构造方法较随机构造方法仍具有一定性能损失,为了提高多进制LDPC码的编码增益,本文提出一种基于局部最优搜索算法(Local Optimal Searching,LOS)结合最优元组和行满秩条件(Full Rank Condition,FRC)替换准则的多进制LDPC码的构造方法。所提构造方法在二进制母矩阵构造过程中采用分块递进式搜索的LOS算法,对于非零元素的选择采用最优元组和FRC替换准则。AWGN信道、BPSK调制下的仿真结果表明,确定度分布下所构造出的围长更大或者短环数量更少的多进制准循环LDPC(Non-Binary Quasi Cyclic LDPC,NB-QC-LDPC)码,在误比特率(Bit Eroor Ratio,BER)为10-7量级时,相比准循环连续边增长结合随机非零元素替换构造出的NB-QC-LDPC码,可获得0.5dB的性能改善。二、列重分布是影响非规则多进制LDPC码瀑布区性能的重要因素之一。虽然B-LDPC码列重分布分析的密度进化、高斯消去、外部信息转移图等理论已经扩展至多进制LDPC码,但是由于复杂度过高而且仅是阈值分析的结果,所以在实际码设计过程中很少采用。本文采用蒙特卡洛仿真,在实际构造出的码字基础上对多进制LDPC码的列重分布进行了分析,得到了 NB-QC-LDPC码的最佳列重分布,并在最佳列重分布条件下比较了各阶多进制码的性能。在BPSK调制、AWGN信道条件下的仿真结果表明了最佳列重分布下的高阶多进制LDPC码的性能表现更为出色,且最佳列重分布下等效比特长度为3600的GF(64)域NB-QC-LDPC码较常见的各列列重均为3的B-QC-LDPC在BER为10-6时获得约0.3dB的性能增益。三、LDPC编码联合PPM调制技术是空间光通信和水下光通信系统常见的一种编码调制技术,然而急需降低接收端软信息计算的实现复杂度。基于理论软信息计算方法具有指数和对数运算对硬件实现不友好且现有优化方法性能损失较大的背景,本文通过数学近似提出了一种基于Max-Max的低复杂度LDPC编码联合PPM调制系统软信息计算方法。通过对各方法复杂度的分析以及仿真对比,表明了所提方法有效降低了 83.3%的复杂度。4PPM调制格式、AWGN信道下,采用对数域置信传播译码算法,所提方法在BER=10-5时性能损失仅0.05dB,弱湍流信道下较功率比值法在BER=10-5时具有0.5dB的性能改善。
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