毕业设计基于MATLAB的LDPC码的仿真与研究.doc

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淮南师范学院2012届本科毕业论文

目录

摘要

（1）

1绪论 （3）

1.1无线通信发展状况 （3）

1.2LDPC发展动态 （5）

1.3本论文的主要工作 （5）

2LDPC码的原理 （5）

3LDPC码校验矩阵构造 （6）

3.1校验矩阵的随机构造 （7）

3.2校验矩阵的结构化构造 （9）

4LDPC码的编码 （11）

4.1密集编码 （11）

4.2LU分解 （11）

4.3高斯消去 （12）

4.4LDPC码的有效编码 （12）

5LDPC码的译码 （14）

5.1BP译码 （14）

5.2降低复杂度的BP译码 （16）

6运用MATLAB对LDPC码仿真 （20）

6.1不同码长对LDPC码的影响 （20）

6.2不同迭代次数对LDPC码的影响 （20）

6.3不同列重对LDPC码的影响 （21）

6.4本章小结 （22）

结论 （22）

参考文献 （23）

致谢 （24）

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淮南师范学院2012届本科毕业论文

基于MATLAB的LDPC码的仿真与研究

摘要:

随着无线通信技术的发展和各种传输方式对可靠性要求的不断提高，信道编码作为抗干扰技术的重要手段之一，在数字通信技术领域和数字传输领域显示出越来越重要的作用。

目前3G和4G无线通信系统的信道编码的主流技术是Turbo码，其具有接近香农极限的优异性能，但是在码长较长的情况下，其误码性能还有待于提高。

LDPC码是一种线性分组码，和Turbo码同属于复合码类。

两者的性能相近，且两者的译码延迟都很长，其适用一些实时性要求不是很高的通信。

但是在码长较长的情况下，LDPC码比Turbo码的译码性能更高而且在误码率上，在硬件应用和应用方面LDPC具有更大的优点。

本课题主要研究LDPC码在不同条件下的误码率，译码算法和应用上相比其他编解码技术的优点，为B3G和4G无线通信系统的信道编码提供理论依据。

本论文所做工作如下:

本文阐述了LDPC码的基本原理和分析LDPC码关键技术及影响性能的因素;对LDPC码进行编码在MATLAB软件的环境下进行仿真，在仿真的图像上进行性能的分析;运用仿真的图像对LDPC和Turbo在误码率上进行分析比较;在研究LDPC码基本理论的基础上,利用MATLAB仿真比较不同码长、列重和迭代次数对LDPC码性能的影响，为B3G和4G移动通信提供了有利的参考价值。

关键词：

LDPC码；MATLAB；仿真

ResearchandSimulationofLDPCcodeBasedonMATLAB

Student:

Chencheng

Teacher:

Wangqianchun

ElectronicAndInformationEngineeringDepartmentOfHuainanNormalUniversity

Abstract:

Alongwiththewirelesscommunicationtechnologydevelopmentandallkindsoftransmissionwaytoimprovethereliabilityrequirements,channelcodingasoneoftheimportant

methodsanti-interferencetechnologyindigitalcommunicationtechnologyfieldanddigitaltransmissionfieldshowsthatmoreandmoreimportantrole.Current3Gand4GwirelesscommunicationsystemofchannelcodingtechnologyisthemainstreamofTurboyards,ithastheclosetoshannon,theexcellentpropertiesofthelimit,butinyardslonglong,itserrorperformanceneedsimproving.LDPCcodeisalinearspace-timeblockcodes,andTurboyardswithbelongtothecompoundofcode.Bothsimilarperformance,andbothdecodingdelayareverylong,itissomerealtimerequirementofcommunicationisnotveryhigh.Butinthecodelengthislonger,LDPCcodethanTurbodecodingyardsintheberperformanceandhigher,applicationandapplicationinthehardwarehasmoreadvantagesofLDPC.ThistopicresearchLDPCcodeindifferentconditionsber,decodingalgorithmandapplicationcomparedwiththeotherdecodingtechnologyadvantages,forthreeG3Gand4Gwirelesscommunicationsystemprovidesthetheorybasisforthechannelcoding.Thispaperworkareasfollows:

thispaperexpoundsthebasicprincipleandLDPCcodeanalysisLDPCcodekeytechnologyandinfluencefactorsofperformance;theLDPCcodeintheMATLABsoftwarecodeundertheenvironmentofthesimulation,thesimulationoftheimageintheperformanceanalysis;InthestudyofthebasictheoryofLDPCcode,basedontheuseofcomputersimulationcodelength,andallheavyanditeration.NumberofB3GLDPCcodeaffectperformanceand4Gmobilecommunicationprovidesfavorablereferencevalue.

Keywords:

LDPCcode；MATLAB；simulati

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淮南师范学院2012届本科毕业论文

1绪论

21世纪是一个信息化的时代，信息的传输即通信起着支撑的作用。

随着科学技术的发展，人们对通信的要求与日俱增，世界各国都在致力于现代通信技术的研究与开发。

无线通信是现代通信系统的重要组成部分。

经过专家和学者的努力，在过去几十年中，无线通信已经取得了很大程度上的进步。

但是现代社会的发展是更加迅速的，这就对无线通信提出了进一步的要求，不仅要高速率的传输数据，而且要高质量的传输数据。

为了满足这种高速率和高质量的传输需求，本文提出了一种新的编码调制技术。

1.1无线通信发展状况

古时“千里眼，顺风耳”表达了人们对通信特别是远距离通信的向往。

19世纪末，马可尼无线通信实验的电报声宣布了一个新时代的到来。

二十世纪是无线通信发展的黄金时期，40年代无线通信理论得到了长远的发展。

可捷尔尼可夫和香农为无线通信理论的发展做出了卓越的贡献。

近20年，无线通信的发展经过了三代。

1978年底，美国贝尔实验室研发了高级移动电话系统（AMPS，AdvancedMobilePhoneService），建成了模拟蜂窝语音通信系统，诞生了第一代无线通信系统。

同时，其他国家也研发出采用频分多址（FDMA，FrequencyDivisionMultipleAccess）方式的模拟蜂窝无线通信系统，包括以美国AMPS，英国TACS（TotalAccessCommunicationSystem），北欧NMT450/900等。

二十世纪八十年代，进入了数字通信的时代，欧洲率先研发出了全球移动通信系统（GSM，GlobalSystemforMobileCommunication），日本和美国也研发了自己的标准。

二十世纪九十年代，美国推出了窄带码分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）数字蜂窝无线通信系统。

这也就是目前正普遍使用的无线通信系统，即第二代无线通信系统。

第二代无线通信系统主要支持语音和低速率的数据业务。

当今世界的第二代数字无线标准，包括GSM、D-AMPS、JDC（JapanDigitalCellular）和IS-95CDMA等，仍然是窄带系统。

现有的无线通信网络主要以GSM和CDMA为主，采用GSM、GPRS、CDMA的IS-95B技术，速率可达115.2kbit/s，全球移动通信系统（GSM）采用增强型数据速率（EDGE）技术，速率可达384kbit/s。

随着人们的物质和文化水平的提高，对无线通信业务的需求日益增多，这种现存的无线通信网难以满足新的需求。

为适应新的需求，第三代（3G，3rdGeneration）无线通信系统成为技术发展的必然。

3G于1985年由国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）提出。

目前，被世界公认的主流标准为：

欧洲和日本提出的WCDMA、北美的CDMA2000和中国的TD-SCDMA方案。

虽然3G在通信容量和质量上较2G有了较大的提高，但是其核心技术没有发生革命性的变化，所以3G可看作是2G向未来无限通信系统发展的一个过渡。

随着时代的发展，人们已经提出了B3G乃至4G无线通信系统，该系统有着不可替代的优点，不仅进一步提高了系统的容量和数据的传输质量，而且可实现数据的高速率和高质量传输。

B3G和4G系统涵盖了现有的3G和3G增强型技术以及新的移动接入和本地接入系统。

在各种技术中，正交频分复用（OFDM）技术受到了极大的关注。

B3G蜂窝移动通信系统需要具备以下能力：

（1）支持全IP高速分组数据传输，数据速率可高达数百Mbit/s。

（2）支持高传输质量，传输数据的误码率低于。

（3）提供高的频谱利用率和功率效率，发射功率降低10dB以上。

（4）支持高终端移动性，移动速度高达几百km/h。

（5）能够支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大范围的动态变化。

为满足这些技术上的需求，B3G移动通信系统必须在系统理论、网络结构和关键技术等方面具有突破性的改变，具体为：

（1）在网络结构方面，将采用全IP、分布式、自组织和多层的无线广带个人通信新体制和新模式，以对抗2G以上电波传输特性的挑战，并适应未来移动通信以数据业务为主的需求。

（2）在传输体制方面，传统的单载波时分多址技术和码分多址技术很难直接推广到广带传输，必须采用多载波并行传输体制，而设计高度灵活的多载波传输方案是设计B3G移动通信系统的一个关键。

（3）在编码与调制技术方