LDPC码固定比特位删除译码算法研究及在大容量光通信中的应用

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LDPC码因其性能逼近香农限并在通信工程中得到成功应用,而引起通信业界的高度重视,相应的译码算法、译码迭代次数和量化方式等成为LDPC码进一步研究的主要课题之一。研究背景涉及信息传输BER性能低至10-12到10-15,为此必须研究性能更好的LDPC码译码算法。本文首先描述信道编码定理和香农限与编码增益的概念,并对本文在光通信系统中应用的架构进行了介绍。接着介绍了现有的多种LDPC码译码算法:BF译码算法、WBF译码算法、和积译码算法和最小和译码算法等。在现有的LDPC码译码算法基础上,本文提出了一种新的译码算法——固定比特位删除译码算法。尽管该译码算法仅适用于系统码编码,但仍在100Gbps光通信高性能FEC技术中获得了应用。固定比特位删除译码方法原理是:在进行LDPC码编码时,设定特殊信息位为固定值并在发送时予以删除;在接收序列中插入预先删除的固定比特位,形成一个完整的码字对应接收序列进行译码;在BP等迭代译码中保持这些固定比特位的似然值为最大值并不因迭代过程发生变化。在信噪比相对较高时,很多LDPC码由于陷阱集的影响,出现差错平层。固定比特位删除译码算法若选定这些陷阱集为删除位,则可以在译码中打破陷阱集,降低或消除差错平层。可利用LDPC码的性能仿真找出引起差错平层的关键陷阱集比特位置,从而利用本文的固定比特位删除译码算法,使得译码时能跳出陷阱集,使得差错平层被降低或消除,大大的提高LDPC码的译码性能。应用该算法对EG构造的(13299,11285) LDPC码进行性能仿真和分析,研究发现:(13299, 11285) LDPC码在误比特性能为10-11时,NCG约为9.1dB,冗余度为18.1%,差错平层预计小于10-12,并能与光通信的OTU4帧格式匹配。
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