《電子技術應用》
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RS碼與QC-LDPC碼的級聯(lián)碼在淺海信道中的性能研究
來源：電子技術應用2012年第5期
喬曉峰, 劉躍敏, 寧永海
河南科技大學 電子信息工程學院， 河南 洛陽471003
摘要： RS碼具有很強的處理突發(fā)錯誤的能力，QC-LDPC碼作為一種特殊的LDPC碼，具有接近香農(nóng)極限的良好性能。為此提出一種將RS碼與QC-LDPC碼級聯(lián)的方法，將其用于水聲信道中進行研究。仿真結果表明，該方法誤碼率比QC-LDPC碼低，可以保持較好的糾錯性能。
中圖分類號： TN011.6，O451
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)05-0122-03
Performance analysis of RS code and QC-LDPC code in shallow water acoustic channels
Qiao Xiaofeng, Liu Yuemin, Ning Yonghai
Electronic and Information Engineering College, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China
Abstract： RS code has a good ability to handle unexpected errors,QC-LDPC code is a special kind of LDPC code,it’s performance is close to the Shannon limit and is a good code.We propose a way to do this with RS code and QC-LDPC code.It’s used for shallow water acoustic channel research.Simmulation results shows that the bit error rate is lower than the QC-LDPC code,it can maintain a good error-correction performance.
Key words : quasi-cyclic low density check codes; RS code; error correcting code

    水聲信道是一個窄帶寬、大多普勒、大延時的時間-空間-頻率變換的復雜信道，通信過程中將同時產(chǎn)生隨機錯誤和突發(fā)錯誤。在這種信道中，為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，信道糾錯編碼技術成為不可或缺的一部分，它能進一步降低誤碼率，保障通信的可靠性。

    1960年，REED和SOLOMON提出了RS碼[1]，RS碼具有很強的處理突發(fā)錯誤能力。1962年，GALLAGER提出了新的線性分組碼-低密度LDPC碼[2], LDPC碼是一種性能接近香農(nóng)極限的碼，歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標準(DVB-S2)和國家數(shù)字電視地面?zhèn)鞑藴?CMMB)已經(jīng)采用了RS碼或BCH碼(RS碼是BCH碼的一種)與LDPC碼的級聯(lián)碼。本文將RS碼和QC-LDPC碼級聯(lián)碼用在水聲信道中，仿真結果表明可以保持較好的糾錯性能。
1 RS碼結構
    RS碼是多元BCH碼的一個特殊子類，RS碼的編解碼運算都是基于伽羅華域，其編碼的硬件電路是基于伽羅華域的除法電路。如果RS碼分組碼長是n,基偶校驗符號數(shù)是n-k=2t，糾錯能力為t,則其編碼器的結構由伽羅華域的乘法器、加法器和寄存器三部分組成,如圖1所示，碼字的校驗位由寄存器b0~b2t-1運行一定周期后得到?？紤]到QC-LDPC碼與RS碼的碼長匹配，本文采用的RS碼是縮短的，即在編碼時把碼的前面若干位置零，解碼后將置零的位丟掉。

    RS碼的譯碼有時域和頻域兩種方法,本文采用時域方法，此方法也用在后面級聯(lián)碼的譯碼中，碼生成多項式g(x)展開后即得到RS碼的時域編碼,本原RS碼的生成多項式為：
 


5 仿真結果
　 淺海水聲信道中，隨著海面以及海底反射次數(shù)的增加，各徑到達的信號幅度會減小，仿真中假定淺海水聲信道模型是5徑信道，每一徑的乘性衰落主要是對信號功率引入一個隨時間變化的、存在關聯(lián)的衰落因子，相關參數(shù)如表1所列。

5.2 多徑模型下的性能仿真

 


　 第1徑、第2徑的多徑衰落對未編碼和編碼的性能比較如圖5所示，在受多徑效應影響的水聲信道中，采用RS(240,232)和QC-LDPC(9 216,7 680)碼級聯(lián)編碼后，與信道未編碼的方案的誤碼率比較，能夠保持較好的信號糾錯性能，可以滿足水聲通信的要求。

    本文提出的RS與QC-LDPC碼級聯(lián)方法用在淺海水聲信道中，RS做為外碼，QC-LDPC碼做為內碼，誤碼率比QC-LDPC碼低,多徑模型下隨著信道衰落性能下降，但仍保持較好的糾錯性能，可以滿足水聲通信的基本要求，達到了預期的效果。
參考文獻
[1] REED L S, SOLOMON G. Polynomial codes of certain finite fields[J].Society of Industrial and Applied Mathematics,1960(8):300-304
[2] GALLAGER R G. Low-density parit-check codes[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology,1960.
[3] 李剛,黑勇,仇玉林.一種準循環(huán)LDPC解碼器的設計與實現(xiàn)[J].微電子學與計算機,2008,25(7):52-55.
[4] ADAM Z,HOON Y Y, Wu Lixue. Performance analysis of digital acoustic communication in a shallow water channel[J].IEEE journal of Oceanic Engineering, 1995,20(4):293.

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