稀疏信源下LDPC碼信道編譯碼技術(shù)研究.pdf

1、在信源編碼系統(tǒng)中，圖像、視頻數(shù)據(jù)傳輸是多媒體業(yè)務(wù)的重要組成部分，數(shù)據(jù)量龐大。無(wú)線信道的帶寬資源十分有限，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮才能提高傳輸?shù)男省?br>　　 本文根據(jù)低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC，Low-Density Parity-Check Codes)的自身特性及其優(yōu)勢(shì)，提出了兩種設(shè)計(jì)方案，方案Ⅰ根據(jù)信源信道分離編碼理論，對(duì)稀疏信源首先進(jìn)行無(wú)失真信源壓縮編碼，去除冗余，再進(jìn)行較低碼率的信道編碼，增加相對(duì)較多的冗余；方案Ⅱ僅對(duì)稀疏信源

2、進(jìn)行較高碼率的信道編碼，但兩種方案之間存在約束關(guān)系，即稀疏信源的分組長(zhǎng)相等，經(jīng)信道編碼后的碼字長(zhǎng)也相等。用仿真的方法在加性高斯白噪聲(AWGN,Additive White Gaussian Noise Channel)信道下和BPSK調(diào)制時(shí)分析它們的傳輸性能。仿真結(jié)果表明方案Ⅰ的FER性能比方案Ⅱ有0.2～1 dB的提高。
　　 方案Ⅰ：稀疏信源→理想信源壓縮→信道編碼(可變碼率LDPC碼)→AWGN信道→信道譯碼(BP譯碼算

3、法)→誤幀率(FER)。
　　 方案Ⅱ：稀疏信源→信道編碼(可變碼率LDPC碼)→AWGN信道→信道譯碼(BP譯碼算法)→誤幀率(FER)。
　　 信道編碼采用可變碼率的Kite碼，它是一類新的LDPC碼，屬于系統(tǒng)編碼。Kite碼的顯著特性是編碼速率“在線”可調(diào)。該類碼的編碼速率靈活可變，比較適合本文所提方案要求很多組碼率的情況。LDPC碼是以校驗(yàn)矩陣為特征的，構(gòu)造LDPC碼，實(shí)質(zhì)就是構(gòu)造它的稀疏校驗(yàn)矩陣，常用的編碼方法

4、是把校驗(yàn)矩陣系統(tǒng)化得到生成矩陣。Kite碼的校驗(yàn)矩陣由兩部分組成，左邊的子矩陣隨機(jī)生成，受一個(gè)整數(shù)序列(即參數(shù)p)控制，這個(gè)參數(shù)是決定碼字性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。右邊的子矩陣結(jié)構(gòu)固定。
　　 用譯碼性能仿真的方法來(lái)篩選參數(shù)p是比較繁瑣的，因?yàn)閮?yōu)化的過(guò)程就是根據(jù)碼參數(shù)預(yù)先設(shè)計(jì)一系列p，這也就確定了碼字，再?gòu)闹羞x取使碼字性能較好的p。而把密度進(jìn)化應(yīng)用到分析碼字性能優(yōu)劣的過(guò)程中，不經(jīng)過(guò)譯碼性能仿真就可以初步判定碼字的好壞，方便快捷，為篩選Ki

5、te碼的控制參數(shù)p提供了便利。但是EXIT(Extrinsic Information Transfer Chart)圖是一種比密度進(jìn)化更有效的分析迭代譯碼收斂性的工具，然而，本文沒有涉及。
　　 本文的譯碼選用置信傳播(BP,Belief Propagation)算法，是迭代譯碼。每次迭代包括兩步：校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)消息的處理和變量節(jié)點(diǎn)消息的處理。在一次迭代中，所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)從與其相鄰的變量節(jié)點(diǎn)接收信息，處理后，再傳回相鄰的變量節(jié)點(diǎn)。然后