【LDPC码的编译码算法的仿真结果分析案例1900字】

致谢LDPC码的编译码算法的仿真结果分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u23214LDPC码的编译码算法的仿真结果分析案例 33138061.1编译码前后的比对 3354651.2不同码长之间的对比 37260551.3不同码率之间的对比 3786711.4不同迭代次数的对比 38146271.5不同译码算法的对比 39本文是在MATLAB的环境下进行的仿真实验的，因为MATLAB对矩阵的操作相对而言更为简单，尤其是对我们在LDPC码中要研究的稀疏矩阵，有较多的函数指令，为LDPC码的构造带来了极大的便利，此外MATLAB作图功能十分强大，可以清晰形象地展现出LDPC码中信噪比与误码率之间的关系。因此本文选择采用在MATLAB的环境下对LDPC码进行构造。1.1编译码前后的比对本文首先采用基于IEEE802.16e标准来构建QC-LDPC码的校验矩阵，再利用准循环快速编码对信息位序列进行编码，通过BPSK调制和AWGN信道后，用LLR-BP译码算法的方式，来展现其编译码前后的对比。由于IEEE802.16e所允许的码长为576、672、768、864、960、1056、1152、1248、1344、1440、1536、1632、1728、1824、1920、2016、2112、2208、2304，本次选择码长为576和码率为1/2来构造校验矩阵H。如下图5-1和图5-2为编码前后的波形图，图5-3为信号经过BPSK调制和AWGN信道后的波形图，图5-4为LLR-BP译码后的波形图。图5-1码长为576、码率为1/2的LDPC码编码前的波形图5-2码长为576、码率为1/2的LDPC码编码后的波形图5-3编码后经过BPSK调制和AWGN信道后的波形图5-4LLR-BP译码后的波形通过对比图5-3和图5-4可以看出，LLR-BP译码算法将信息从噪声中恢复过来。同样从图5-2和图5-4相互对比可以看出，译码后的波形与原信息位波形相一致，为更具体得出两者之间的差距，得出下图5-5误码率与信噪比的关系图。图5-5码长576、码率1/2的QC-LDPC码误码率曲线从图5-5可以看出，基于IEEE802.16e标准构造的QC-LDPC码，经过BPSK调制和AWGN信道，在快速编码算法和LLR-BP译码算法的作用下，误码率随信噪比的增大而减小，其误码率呈现良好的瀑布特性，并且所达到的误码率曲线在信噪比4dB前，实现了误码率小于10-5的实验目标。1.2不同码长之间的对比因为基于IEEE802.16e的码长有固定的取值，因此取不同码长应该尽量取码长相距较大的数值和尽量多的码长，以增强对比提高实验结果的准确性。如下图5-6为5个不同码长的QC-LDPC码的误码率曲线图。图5-6不同码长的性能对比从图5-6可以看出，在码率固定为1/2，其他条件不变的情况下，不同码长对译码性能有较大影响，也相应证明了码长越长，出现4环的概率也相应降低。在一定信噪比的范围下，其他条件相同，码长越长，其误码率也越低，译码性能更好。1.3不同码率之间的对比由于选择的IEEE802.16e标准构造的QC-LDPC码是固定的码率，为了观察不同码率之间译码性能的区别，采用随机构造法构造LDPC码，高斯消元算法进行编码和BP译码算法进行LDPC码的编译码算法，得出图5-7的误码率曲线。从图5-7可以看出，在其他条件相同的情况下，码率越小，其误码率也越低，译码性能更好。这是因为，码率越小代表其校验位的比特数所占比相比与信息位更大，使得其抗干扰能力变强，但是同时也会增大计算量和译码复杂度，降低译码速率。图5-7不同码率的性能对比1.4不同迭代次数的对比分析在BP译码的情况下，不同的迭代次数对译码性能的影响，其误码率曲线如下图5-8。可以看出，其他条件相同，对于同一信噪比，其迭代次数越大，LDPC码的误码率越小，译码性能也越好。同时，从信噪比为1dB开始，不同迭代次数的译码性能改善差距开始变大，1次到5次的译码性能改善较为明显，但是随着迭代次数增大，改善越来越不明显，例如50次到100次相差50次的迭代次数，但译码性能改善并不明显。所以不能为了提升译码性能，而盲目增大迭代次数，否者会导致，其译码复杂度大幅增加，而误码率没有得到太大改善。图5-8不同迭代次数的比较1.5不同译码算法的对比为探索不同译码方法，BP译码、LLR-BP译码和最小和译码算法之间的译码性能比较，下图为5-9给出其误码率曲线对比。图5-9三种译码算法误码率曲线从图5-9可以看出，在信噪小于1.5dB的情况下，BP译码算法的译码性能比LLR-BP译码算法和最小和译码算法要好。但是在信噪比大于1.5dB后LLR-BP译码算法的译码性能比BP译码算法和最小和译码算法更好，误码率更低。这是由于LLR-BP译码算法将概率域的BP译码算法变化为log域的译码算法，将大量乘法运算变化为加法运算，随着信噪比的增加，其对译码性能的改善也更加明显。其中最小和译码算法的译码性能最差是因为，虽然最小和译码算法只有简单的加法和比较运算，可以降低了译码时间，提高译码效率，但是由于其将计算复杂的双曲正切函数tanh⁡(x)和反双曲正切函数tanh可以得出，三种译码方法有各自的优势，适用于不同的场合和环境，我们应该根据具体情况进行具体分