LDPC 码
来源:互联网 发布:佛山网络推广方法 编辑:程序博客网 时间:2024/05/19 03:22
LDPC码即低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,LDPC)
LDPC码最早在20世纪60年代由Gallager在他的博士论文中提出,但限于当时的技术条件,缺乏可行的译码算法,此后的35年间基本上被人们忽略,其间由Tanner在1981年推广了LDPC码并给出了LDPC码的图表示,即后来所称的Tanner图。1993年Berrou等人发现了Turbo码,在此基础上,1995年前后MacKay和Neal等人对LDPC码重新进行了研究,提出了可行的译码算法,从而进一步发现了LDPC码所具有的良好性能,迅速引起强烈反响和极大关注。经过十几年来的研究和发展,研究人员在各方面都取得了突破性的进展,LDPC码的相关技术也日趋成熟,甚至已经开始有了商业化的应用成果,并进入了无线通信等相关领域的标准。
简单介绍一下LDPC码的基本原理,先说一下编码。学过通信原理的人应该有些印象,我们通过构建一个生成矩阵G,就可以进行编码了,当然这里仅仅介绍理论部分,硬件部分暂不介绍,我还没有学习到。具体如何利用生成矩阵编码在一般意义上不是很复杂的事情(只能说一般意义上,后面会提到非课本内容的部分),简单的说就是生成矩阵G和信息码的相乘,结果即为编码过后的码字,包括信息码和校验码。这样的码字在信道上传输可靠性会增大,虽然校验码增加了码长,降低了信息传输速率,可增加了纠错检错的能力,更加有利于解码的正确率即信息的正确传输(具体内容参考信息论的理论)。就我目前看到的为止,LDPC码的编码的问题主要有两类,第一类是校验矩阵H的构建(H矩阵是与G矩阵对偶的一个矩阵,代表了校验特征,也就是LDPC),第二类是编码的实现。H矩阵的构建在LDCP码领域是一个重要的问题,H矩阵的好坏影响着编码解码的性能。H矩阵分为正则H矩阵和非正则H矩阵,Gallager提出LDPC码时构建的H矩阵就是一个正则H矩阵,而理论和事实都证明非正则的H矩阵具有更加优良的特性。构建H矩阵的方法在Gallager第一次提出LDPC码的时候就已经给出一种方法,这在他1963年的那篇文章中给出了,具体内容就不介绍了,有兴趣的同学可以参考刚才提到的那篇文章。接下来就到了1996年,Mac Key开始接管LDPC领域的研究。他提出了一种随机构建H矩阵的方法,有1A、2A、1B、2B四种不同的方面,其实核心是一样的,每种方法有些许改进。这两种方法用于构建正则H矩阵。而随着后来的研究者越来越多,各种方法也都涌现出来,基本都是基于代数方法,也有基于启发式搜索的,有Xiao Yu Hu的PEG方法,这是被认为构建中、短码长低密度校验码当前所知具有参数最好的码,而这句话是Mac Key说得。还有Bit filling法等一系列方法,都是构建H矩阵最为常见的方法,后两者可以构建非正则H矩阵。后面两种方法还没有时间学习,但是构建H矩阵的核心即是围绕避免短的围长和增加码间距离展开,而这两者也有一定关系。从构建低密度校验矩阵方面看来,正则H矩阵的构建已经有了一定理论,而如何构建非正则H矩阵目前还没有严格的理论基础,这是一个值得研究的方面。
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