多进制LDPC码的译码算法及应用研究

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LDPC码是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码,它凭借着其优秀的逼近Shannon限的性能从上世纪90年代以来就一直备受众多学者的关注,目前LDPC码已经成为了继Turbo码之后纠错编码领域的又一个研究热点。 多进制LDPC码是由Davey和Mackay提出的基于GF(q)上的LDPC码,研究结果表明,良好构造的多进制LDPC码的性能要优于二进制LDPC码。在译码方面,由于多进制LDPC码的译码复杂度要大大高于二进制LDPC码,因此如何能在保证误码性能的前提下有效地降低译码的复杂度就具有重要的研究意义。 本文提出一种多进制LDPC码基于比特翻转方法的改进BP译码算法,它与多进制傅立叶变换译码算法不同之处在于,在译码每一次迭代结束之后如果还没有得到合法的码字,则利用比特翻转的思想,按照一定的策略对不符合所设条件的符号进行翻转。在如何翻转对应的符号上,本文提出了两种翻转方法并分别对这两种方法进行了实验仿真。在文中给定的参数和仿真平台下,仿真结果表明所用的各种码长在使用所提出的改进译码算法译码时均能取得比傅立叶变换译码算法更好的误码性能,其中所提出的第二种翻转方法比第一种方法取得的性能要好。另外,文中对所提出的改进算法和傅立叶变换译码算法的复杂度进行了仿真比较和分析,结果显示使用改进算法在较高信噪比条件下可以有效地降低译码的复杂度。 在应用方面,针对Karakulak和Siegel等人在图案介质存储(Patterned MediaStorage)中提出的一种新的读信道模型—“单磁头多磁岛”(Multiple Islands per Read Head)模型,本文提出了将LDPC码应用于该信道模型并采用联合迭代的方式进行序列检测译码的方案。对于该模型的不同信道情况,本文提出采用不同元域的LDPC码来进行编译码。仿真实验表明,所提出的方案运用到三种不同形式的磁头响应矩阵,在考虑ISI和AWGN噪声时都获得了优异的性能改进。
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