低密度校驗(yàn)碼的理論研究及其在工程中應(yīng)用的綜述報(bào)告

低密度校驗(yàn)碼的理論研究及其在工程中應(yīng)用的綜述報(bào)告低密度校驗(yàn)碼（Low-DensityParity-Check,LDPC）碼是一類(lèi)近幾年來(lái)備受關(guān)注的錯(cuò)誤檢測(cè)及糾錯(cuò)編碼，因其良好的性能、簡(jiǎn)單的解碼算法及較小的計(jì)算復(fù)雜度，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。本文將從LDPC碼的理論研究和工程應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行綜述。一、理論研究1.LDPC碼的概念LDPC碼是一種線性塊碼，由美國(guó)雪城大學(xué)教授RobertG.Gallager于1962年提出，但由于當(dāng)時(shí)的硬件和算法技術(shù)等原因，在實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有引起重視。直到20世紀(jì)90年代初期，由于新一代數(shù)字通信系統(tǒng)對(duì)高速率、低復(fù)雜度和良好的解碼性能的需求增加，LDPC碼逐漸受到重視，并且在1996年的國(guó)際無(wú)線電通信規(guī)定（ITU-T）中作為H.264推薦的一種新型編碼方案。2.LDPC碼的特點(diǎn)與其它編碼方法相比，LDPC碼具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)極佳的性能：在信噪比比較低時(shí)，LDPC碼的誤碼率比turbo碼和卷積碼低，而且與信噪比的提高而下降的速度比普通的卷積碼更快。(2)簡(jiǎn)單的編碼方法：與turbo碼相比，LDPC碼的編碼方法相對(duì)簡(jiǎn)單，計(jì)算復(fù)雜度較低。(3)非常高效的譯碼方法：譯碼方法是LDPC碼的核心，比卷積碼的譯碼方法快得多，且能夠到達(dá)相關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的編碼效率。(4)較長(zhǎng)的塊長(zhǎng)度：LDPC碼的塊長(zhǎng)度可以達(dá)到幾千至幾萬(wàn)或更長(zhǎng)，比較大的塊長(zhǎng)度使得LDPC碼成為了一種理想的信道編碼方案。3.LDPC碼的原理在LDPC碼中，編碼矩陣H是一個(gè)包含0和1的矩陣，其形狀類(lèi)似于稀疏矩陣（一般矩陣的80%元素為0），也稱(chēng)為校驗(yàn)矩陣。它具有下列兩個(gè)重要特點(diǎn)：(1)每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)連接的信息節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)比較?。ǖ兔芏龋?。(2)每個(gè)信息節(jié)點(diǎn)連到的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)相同且較多。當(dāng)一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)中的比特發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，譯碼器就根據(jù)校驗(yàn)矩陣H來(lái)計(jì)算出錯(cuò)誤位，并進(jìn)行糾正。在糾錯(cuò)過(guò)程中，信息節(jié)點(diǎn)與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的迭代交互可以實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤信息比特位置和值的不斷修正。二、應(yīng)用工程1.數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用LDPC碼作為一種重要的糾錯(cuò)編碼，在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。比如在歐洲衛(wèi)星通信系統(tǒng)（DVB-S2）中，為了提高機(jī)頂盒及衛(wèi)星接收終端的靈敏度和抗干擾能力，采用了LDPC碼；在藍(lán)光光盤(pán)、數(shù)字電視、WiFi和3G移動(dòng)通信等領(lǐng)域，同樣也廣泛應(yīng)用了LDPC碼。2.存儲(chǔ)介質(zhì)中的應(yīng)用LDPC碼在光盤(pán)、硬盤(pán)、固態(tài)硬盤(pán)、閃存卡、U盤(pán)等存儲(chǔ)介質(zhì)中的應(yīng)用也十分重要。在這些介質(zhì)中，由于缺陷、媒介老化或其他因素，會(huì)引發(fā)讀寫(xiě)錯(cuò)誤，需要通過(guò)糾錯(cuò)編碼來(lái)進(jìn)行修復(fù)。LDPC碼的應(yīng)用可以提高存儲(chǔ)介質(zhì)中信息的可靠性和穩(wěn)定性。3.未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷升級(jí)和發(fā)展，人們對(duì)高速率、低冗余的信道編碼要求越來(lái)越高。LDPC碼作為一種高效、靈活的信道編碼技術(shù)，未來(lái)在移動(dòng)通信、數(shù)字廣播、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。同時(shí)，LDPC碼的理論研究也仍在不斷發(fā)展中，越來(lái)越多的實(shí)用性系統(tǒng)將在未來(lái)得到廣泛的應(yīng)用?？傊?，LDPC碼作為一種高效、靈活的信道編碼技術(shù)，