《電子技術(shù)應(yīng)用》
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RS碼與QC-LDPC碼的級(jí)聯(lián)碼在淺海信道中的性能研究
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第5期
喬曉峰, 劉躍敏, 寧永海
河南科技大學(xué) 電子信息工程學(xué)院， 河南 洛陽471003
摘要： RS碼具有很強(qiáng)的處理突發(fā)錯(cuò)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(jí)聯(lián)的方法，將其用于水聲信道中進(jìn)行研究。仿真結(jié)果表明，該方法誤碼率比QC-LDPC碼低，可以保持較好的糾錯(cuò)性能。
中圖分類號(hào)： TN011.6，O451
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 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(gè)窄帶寬、大多普勒、大延時(shí)的時(shí)間-空間-頻率變換的復(fù)雜信道，通信過程中將同時(shí)產(chǎn)生隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤。在這種信道中，為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)成為不可或缺的一部分，它能進(jìn)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(qiáng)的處理突發(fā)錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)和國家數(shù)字電視地面?zhèn)鞑?biāo)準(zhǔn)(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(jí)聯(lián)碼。本文將RS碼和QC-LDPC碼級(jí)聯(lián)碼用在水聲信道中，仿真結(jié)果表明可以保持較好的糾錯(cuò)性能。
1 RS碼結(jié)構(gòu)
    RS碼是多元BCH碼的一個(gè)特殊子類，RS碼的編解碼運(yùn)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(yàn)符號(hào)數(shù)是n-k=2t，糾錯(cuò)能力為t,則其編碼器的結(jié)構(gòu)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(yàn)位由寄存器b0~b2t-1運(yùn)行一定周期后得到。考慮到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(shí)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(shí)域和頻域兩種方法,本文采用時(shí)域方法，此方法也用在后面級(jí)聯(lián)碼的譯碼中，碼生成多項(xiàng)式g(x)展開后即得到RS碼的時(shí)域編碼,本原RS碼的生成多項(xiàng)式為：
 


5 仿真結(jié)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(dá)的信號(hào)幅度會(huì)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(duì)信號(hào)功率引入一個(gè)隨時(shí)間變化的、存在關(guān)聯(lián)的衰落因子，相關(guān)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(duì)未編碼和編碼的性能比較如圖5所示，在受多徑效應(yīng)影響的水聲信道中，采用RS(240,232)和QC-LDPC(9 216,7 680)碼級(jí)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(hào)糾錯(cuò)性能，可以滿足水聲通信的要求。

    本文提出的RS與QC-LDPC碼級(jí)聯(lián)方法用在淺海水聲信道中，RS做為外碼，QC-LDPC碼做為內(nèi)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(cuò)性能，可以滿足水聲通信的基本要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。
參考文獻(xiàn)
[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(zhǔn)循環(huán)LDPC解碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī),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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