畢業(yè)開題答辯PPT

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題答辯畢設(shè)課題：多進(jìn)制LDPC編譯碼 算法研究導(dǎo) 師：答辯學(xué)生： LDPC碼的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造算法 多進(jìn)制LDPC碼的譯碼算法 現(xiàn)存問(wèn)題與預(yù)期研究成果 內(nèi)容提要v LDPC碼簡(jiǎn)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 LDPC碼是是迄今為止實(shí)驗(yàn)中最為接近Shannon極限的信道編碼。 中，選用分組Turbo碼卷積Turbo碼等糾錯(cuò)能力很強(qiáng)但譯碼延時(shí)較大的信道碼作為上行鏈路數(shù)據(jù)編碼方案；使用 作為下行鏈路數(shù)據(jù)編碼方案。在4G移動(dòng)通信信道編碼低復(fù)雜度、低延時(shí)的LDPC碼目前針對(duì)LDPC碼的研究主要集中在以下幾個(gè)方面： 非規(guī)則LDPC碼校驗(yàn)矩陣的度優(yōu)化 LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造 迭代譯碼性能

2、分析 譯碼算法的優(yōu)化v LDPC碼國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 碼的構(gòu)造方式直接影響碼的糾錯(cuò)性能，而LDPC碼的構(gòu)造則由其 方式?jīng)Q定。目前多進(jìn)制LDPC碼構(gòu)造大部分是基于二進(jìn)制LDPC碼構(gòu)造來(lái)進(jìn)行研究。v 多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造算法校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造v 多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造算法準(zhǔn)循環(huán)擴(kuò)展(QCE)PEG填充多進(jìn)制構(gòu)造v 多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造算法 該算法將構(gòu)造過(guò)程分解，結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)擴(kuò)展技術(shù)和漸進(jìn)邊增長(zhǎng)構(gòu)造方法的優(yōu)點(diǎn)，既能滿足對(duì)度分布的需要，又保證了平均圍長(zhǎng)盡可能大的要求，其環(huán)結(jié)構(gòu)交疊較少，提高了LDPC編碼的速度和性能。且編碼將可用一組移位寄存器實(shí)現(xiàn)，編碼復(fù)雜度比隨機(jī)構(gòu)造低很多。同時(shí)有利于提高譯碼性能。將算法拓

3、展到多進(jìn)制域后糾錯(cuò)能力進(jìn)一步提高。v 多進(jìn)制LDPC碼的譯碼算法改進(jìn)EMS算法思路 EMS譯碼算法中,每次迭代都需要每一個(gè)符號(hào)參與運(yùn)算，隨著迭代次數(shù)的增加,譯碼效率會(huì)越來(lái)越低。 改進(jìn)EMS算法中用每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)的非法校驗(yàn)值結(jié)合變量節(jié)點(diǎn)的最大偽后驗(yàn)概率來(lái)判斷變量節(jié)點(diǎn)的可靠性,通過(guò)判斷準(zhǔn)則讓一部分節(jié)點(diǎn)提前終止迭代,減少迭代過(guò)程中不必要的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn)的更新,從而降低復(fù)雜度,提高譯碼效率。LLR-FFT-BP譯碼算法思路 多進(jìn)制BP算法中每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的更新復(fù)雜度都與q成指數(shù)關(guān)系，當(dāng)q值很大時(shí)，整個(gè)譯碼過(guò)程所完成的計(jì)算量很大。 基于快速傅里葉變(FFT)BP算法復(fù)雜度減小為O(qlogq),雖然一定

4、程度降低了復(fù)雜度，但算法中乘法次數(shù)仍然很多，不利于硬件實(shí)現(xiàn)； 引入到對(duì)數(shù)域設(shè)計(jì)后，乘法完全被加法取代，可以進(jìn)一步提高算法的可行性。v 多進(jìn)制LDPC碼的譯碼算法改進(jìn)EMS算法步驟初始化計(jì)算變量節(jié)點(diǎn)的非法校驗(yàn)值校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新變量節(jié)點(diǎn)更新更新偽后驗(yàn)概率計(jì)算接收到的變量節(jié)點(diǎn)k的后驗(yàn)概率提供的可靠性信息7.記錄下次迭代過(guò)程中不需要更新的變量點(diǎn)k。8.進(jìn)行判決。 若結(jié)果符合校驗(yàn)條件或者迭代次數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)的迭代次數(shù),則譯碼迭代,步驟8結(jié)果作為譯碼輸出;否則轉(zhuǎn)步驟2繼續(xù)迭代。()()Pr(0 |,:() )kxtmnmiinkmiiNmiNmnrhxxtxkN mnq步驟3中含有大量的乘法運(yùn)算v 多進(jìn)制LDPC

5、碼的譯碼算法()()(0)knxtmnmiimixti N miN mnrh xq上式可以改寫為：121(1) 12(1) 2(2)(1)(2)(1), :, :,:Pr()Pr()mnnntttmnm nm nm nm na b abHts t sHtad tdHtbrs qd q 通過(guò)定義部分和上式可以改寫為：tmnr 可以表示為對(duì) 做卷積，因此可以通過(guò)FFT變換將卷積形式轉(zhuǎn)化為求積形式。首先對(duì)信息序列進(jìn)行轉(zhuǎn)置，然后利用蝶形圖進(jìn)行 FFT得到頻域序列。則有：() )tmiqiN mn()ttmnmii N mnRQ最終得到 其中 代表反轉(zhuǎn)置， 代表FFT逆變換。這樣就完成了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的更

6、新。11()ttmnmnrPfR1P1fv 多進(jìn)制LDPC碼的譯碼算法()ttmnmii N mnRQ 計(jì)算到這一步時(shí)注意到，運(yùn)算中還包含大量乘法，因此在研究中引入對(duì)數(shù)域(log)運(yùn)算，對(duì)數(shù)域可以將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加法運(yùn)算。這樣一來(lái)就大量的減少了運(yùn)算復(fù)雜度。 本研究中的譯碼算法可以概括為L(zhǎng)og-FFT改進(jìn)EMS多進(jìn)制譯碼算法。算法以改進(jìn)EMS譯碼為基礎(chǔ)，加入FFT變化和對(duì)數(shù)域(Log)運(yùn)算，目的是在誤碼率可接受范圍內(nèi)進(jìn)一步降低譯碼算法的譯碼復(fù)雜度。 存在問(wèn)題：構(gòu)造方面對(duì)多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造模型需要進(jìn)一步優(yōu)化，多進(jìn)制的編譯碼復(fù)雜度更大，需要從根本上構(gòu)造出性能更好的結(jié)構(gòu)化多進(jìn)制校驗(yàn)矩陣。 在譯碼方面的運(yùn)算量集中在校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的信息更新中，如何通過(guò)數(shù)學(xué)手段找到更簡(jiǎn)潔的計(jì)算步驟是本文要解決的重要問(wèn)題。聯(lián)系實(shí)際工程應(yīng)用的需求，多多進(jìn)行數(shù)學(xué)公式的演算和推導(dǎo)，反復(fù)進(jìn)行復(fù)雜度的計(jì)算并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，力求找到整體的最佳解決方案。 預(yù)期成果：完成多進(jìn)制LDPC編譯碼的系統(tǒng)算法研究并對(duì)其性能進(jìn)行分析?；诟倪M(jìn)PEG算法的準(zhǔn)循環(huán)擴(kuò)展構(gòu)造方法找出多進(jìn)制LDPC碼的最佳構(gòu)造并對(duì)其進(jìn)行編碼。譯碼方面基于目前比較成熟的改進(jìn)EMS譯碼算法和頻域的傅立葉變換，將二者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合找出復(fù)雜度低性