空间耦合低密度奇偶校验码残差滑窗译码算法

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低边信息无效更新的频率,提高窗内译码收敛速度。仿真结果表明:相比于传统SWD算法,RSWD算法在窗口中各位置的误比特数明显降低,抑制错误传播效果明显;在高信噪比(SNR)区域或者低迭代次数的情况下,RSWD算法的误码率性能优于SWD算法;此外,将动态残差应用到消息复用(MR)和窗口扩展(WE)两种窗译码算法中,亦能得到类似结论,提升窗译码性能。

围长为8的较大列重准循环低密度奇偶校验码的行重普适代数构造

适合于任意行重(即行重普适(RWU))的无小环准循环(QC)低密度奇偶校验(LDPC)短码,对于LDPC码的理论研究和工程应用具有重要意义。具有行重普适特性且消除4环6环的现有构造方法,只能针对列重为3和4的情况提供QC-LDPC短码。该文在最大公约数(GCD)框架的基础上,对于列重为5和6的情况,提出了3种具有行重普适特性且消除4环6环的构造方法。与现有的行重普适方法相比,新方法提供的码长从目前的与行重呈4次方关系锐减至与行重呈3次方关系,因而可以为QC-LDPC码的复合构造和高级优化等需要较大列重基础码的场合提供行重普适的无4环无6环短码。此外,与基于计算机搜索的对称结构QC-LDPC码相比,新码不仅无需搜索、描述复杂度更低,而且具有更好的译码性能。

基于奇偶校验极化码的量子密钥纠错方法

为了提升量子密钥分发(QKD)中密钥纠错的性能,提出了一种基于奇偶校验极化码的量子密钥纠错方法。该方法在密钥纠错过程中引入了奇偶校验极化码,并优化了奇偶校验编码策略,利用密钥极化编码后生成的奇偶校验信息完成密钥纠错。仿真结果表明:与现有的基于极化码的密钥纠错方法相比,该方法可以在相同的量子比特误码率下获得更高的纠错效率;当实际QKD实验中的量子比特误码率为0.01048时,其纠错效率达到1.34,安全成码率可达1319 b/s。

基于单片机的八位奇偶校验器设计与仿真

阐述了基于单片机的八位奇偶校验器优势和功能要求,根据其功能要求设计奇偶校验电路、单片机控制电路和结果显示电路模块,并结合Keil软件进行单片机程序代码的设计与编写,最后利用Proteus软件进行仿真验证了设计的可行性和结果的正确性。

基于全自旋逻辑器件的三输入奇偶校验器设计及其时钟控制方法

目前已有的奇偶校验器一般是基于CMOS器件技术来构造的,具有功耗高、版图面积大等问题。而自旋电子器件是利用电子自旋来表征信息,具有超低功耗、抗辐射、非易失性等优点,适用于构建逻辑电路。鉴于此,本文根据全自旋逻辑器件构建了三输入奇偶校验器,并提出了一种时钟控制方法。与传统的CMOS器件技术构造的奇偶校验器相比,基于全自旋逻辑器件得三输入奇偶校验器在信息处理、传输和存储等过程都使用电子自旋,无需附加额外的硬件结构来进行自旋信息和电荷信息间的不断转换,有着结构简单、功耗更低等优点,将是后CMOS时代的一个重要候选者。

基于基矩阵排列优化算法的非规则准循环低密度奇偶校验码构造

为了提升非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的误码率性能、降低构造算法的复杂度,该文提出一种基于基矩阵排列优化算法的非规则QC-LDPC码构造方法。首先,利用基于外部信息传递(EXIT)图的阈值分析算法得到满足码率和列重要求的非规则QC-LDPC码的最优度分布,然后将围长和短环数量作为新的约束条件对具有最优度分布的码集进行分析,得到具有最优度分布和最少短环数量的最优基矩阵排列结构,最后,根据得到的基矩阵对规则指数矩阵进行置零操作得到目标非规则QC-LDPC码。该构造方法相对于随机构造方法具有更低的实现复杂度,同时可以通过改变算法的参数值实现码长和码率的灵活设计。仿真结果表明,与现有的一些构造方法相比,所提方法构造的非规则QC-LDPC码在加性高斯白噪声(AWGN)信道上具有更好的误码率性能。

基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码算法

针对极化码串行抵消列表比特翻转(Successive Cancellation List Bit-Flip, SCLF)译码算法复杂度较高的问题,提出一种基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码(SCLF Decoding Algorithm for Low-Complexity Polar Codes Based on Distributed Parity Check Codes, DPC-SCLF)算法。与仅采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)码校验的SCLF译码算法不同,该算法首先利用极化信道偏序关系构造关键集,然后采用分布式奇偶校验(Parity Check, PC)码与CRC码结合的方式对错误比特进行检验、识别和翻转,提高了翻转精度,减少了重译码次数。此外,在译码时利用路径剪枝操作,提高了正确路径的竞争力,改善了误码性能,且利用提前终止译码进程操作,减少了译码比特数。仿真结果表明,与D-Post-SCLF译码算法和RCS-SCLF译码算法相比,所提出算法具有更低的译码复杂度且在中高信噪比下具有更好的误码性能。

无线体域网物理层传输编码理论综述:低密度奇偶校验码优化设计

面向无线体域网(WBAN)传输环境,该文主要论述信道编码与联合信源信道编码系统的码字设计。针对物理层的低功耗和高可靠传输需求,从低密度奇偶校验(LDPC)码的优化设计角度展开,主要在信道模型分类、传输系统构建、技术挑战与解决方案、信道适配性编码设计这4个层面进行梳理和总结。最后,对WBAN环境下LDPC码优化设计的未来研究工作进行展望,为构建下一代通信技术提供参考。

一种基于增强型奇偶校验码改进的极化码EPC-MS-SCL译码算法

针对基于路径分裂策略辅助极化码串行抵消列表(Path Splitting Selecting strategy based on Search Set under the Successive Cancellation List,PSS-SS-SCL)译码算法性能的不足,提出了一种利用增强型奇偶校验码改进PSSSS-SCL译码算法的EPC-MS-SCL(Enhanced Parity Check and Monte Carlo Segment aided Successive Cancellation List)译码算法.该算法在极化码编码阶段对信息序列做分段处理,在每段末尾添加增强型奇偶校验码,译码器仅在译码搜索集内元素时进行路径分裂,其余元素直接执行硬判决译码,并在译码完一段序列后立即对该段进行校验,仅保留通过校验的路径,从而减少了错误路径对正确路径的竞争,使正确路径保留到译码结束的概率增加,改善了译码性能,同时减少了译码列表数,使得译码复杂度更低.仿真结果表明,与PSS-SS-SCL译码算法相比较,所提出算法能在一定程度上改善其性能增益且具有更低的译码复杂度.

一种改进的奇偶校验比特辅助极化码译码

极化码奇偶校验比特辅助的串行抵消列表(PC-SCL)译码算法利用奇偶校验比特检测出错误路径并剪枝提升性能,但未分析译码过程中发生奇、偶数个错误的频率不均问题。极化码交替加权奇偶校验比特辅助的串行抵消列表(AWPC-SCL)译码算法中每个校验比特由对应检验段内的信息比特交替加权编码得到,虽然解决了奇、偶数个错误频率不均的问题,但未分析校验比特放置的位置对译码性能的影响。通过结合极化码生成矩阵最小汉明重量行索引和蒙特卡罗仿真结果,规定了校验比特的编码方式和放置位置的选取规则,提出了一种改进的交替加权奇偶检验比特辅助串行抵消列表(IAWPC-SCL)译码算法。仿真结果表明,与AWPC-SCL译码算法相比,IAWPC-SCL译码算法在误帧率为10^(-4)时,译码性能大约提升了0.3dB。

基于奇偶校验和CRC校验的极化码栈译码方法

【目的】解决极化码串行抵消栈(successive cancellation stack,SCS)译码算法复杂度较高的问题。【方法】在SCS译码算法的基础上,首先提出一种基于奇偶校验(parity check,PC)和循环冗余校验(cyclic redundancy check,CRC)的串行抵消栈(parity check and CRC aided SCS,PC-CA-SCS)译码算法;根据极化码的构造理论,通过对子信道的突发错误分块来选择奇偶校验的位置,在译码过程中利用奇偶校验及时检测出错的译码路径来降低SCS译码算法的复杂度。然后根据极化码子信道的错误概率,提出一种基于关键集合和似然值的路径分裂策略,以降低SCS译码算法在译码过程中的路径分裂次数。最后对提出的路径分裂策略进行仿真试验。【结果】PC-CA-SCS译码算法与CRC辅助串行抵消列表(CRC-aided successive cancellation list,CA-SCL)译码算法相比,约有0.1 dB的增益,与CRC辅助串行抵消栈(CRC-aided successive cancellation stack,CA-SCS)译码算法相比,约有0.4 dB的增益;PC-CA-SCS算法使用路径分裂策略后可以降低约67.09%的空间复杂度。【结论】相比SCS译码算法,PC-CA-SCS译码算法在不损失译码性能的前提下降低了计算复杂度和空间复杂度,因此具有更高的译码效率。本研究结果可为极化码在5G协议中的译码方法提供参考。

低密度奇偶校验码的低复杂度迭代译码算法

迭代大数逻辑(iterative majority-logic decoding,IMLGD)译码算法是低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的一类重要的迭代译码算法。相对LDPC码基于置信传播准则的译码算法,IMLGD译码算法的复杂度有所降低,但是性能有所下降。针对这一问题,提出了一种修正迭代大数逻辑译码算法(modified iterative majority-logic decoding,MIMLGD)。该算法利用校验方程的置信度对译码迭代过程中的各比特外信息进行修正。仿真结果表明,提出的MIMLGD译码算法相对于原始迭代大数逻辑译码算法在同样信噪比下具有更低的误比特率。此外,该算法保持了IMLGD译码算法的低复杂度特征,并且避免了对于特定的码搜索修正因子的过程,具有良好的通用性,是实际应用的良好选择。

改进的基于奇偶校验码的McEliece变型方案

McEliece公钥加密体制是基于编码理论的公钥密码体制,其安全性可以归约到一般线性码译码问题,可以抵抗量子攻击。提出了一种改进的基于准循环中密度奇偶校验(QC-MDPC)码和准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的McEliece变型方案。主要改进是将QC-LDPC码和QC-MDPC码的奇偶校验矩阵结合作为私钥,生成两者的级联码字应用于McEliece变型方案,并且给出了改进的译码算法。分析表明在80bit安全参数下该体制密钥量小且实现的复杂度低,能抵抗最近提出的分别针对QC-MDPC和QC-LDPC体制的密钥恢复攻击。

基于准循环低密度奇偶校验码的压缩感知测量矩阵

针对随机测量矩阵元素随机产生、不易于硬件实现的缺点,利用有限域上准循环低密度奇偶校验（QCLDPC）码奇偶校验矩阵的构造方法,设计了一种确定性的结构化稀疏测量矩阵。由于QC-LDPC码的信道编解码性能较好,故以此为基础构造压缩感知（CS）测量矩阵预计有较好的性能。分别用一维和二维信号的CS重建实验验证新矩阵的性能,结果表明,与常用的测量矩阵相比,在相同的重建算法和压缩比条件下,新矩阵对应的重建误差较低,在峰值信噪比（PSNR）的评价指标上有所提高（0.5~1 dB）。特别地,所提的确定性测量矩阵在结构上具有对称特性和准循环特性,如将其应用于硬件实现,可降低物理内存的需求量与硬件实现的复杂度。

累加交叉并行级联单奇偶校验码的低复杂度译码算法

累加交叉并行级联单奇偶校验(A-CPSPC)码是一种新的纠错编码,其编码结构简单并具有较好的误比特率性能。该文针对A-CPSPC码的局部编码结构提出了一种低复杂度的最大后验(MAP)局部译码算法,该方法利用基于双向消息传递原则的和积算法(SPA)进行局部译码,消除了短环对局部译码性能的影响。分析及仿真表明,传统的置信传播算法并不适用于A-CPSPC码,该文提出的局部译码算法与基于BCJR算法的局部译码算法的性能一致,且复杂度更低。

高性能准循环低密度奇偶校验码的构造

提出了一种高性能QC-LDPC码的构造模式,通过扩展码长较短的LDPC码得到码长比较长的QC-LDPC码。仿真结果表明,该构造模式具有线性编码复杂度,编码性能和随机构造的LDPC码相当。

基于稀疏二进制序列的低密度奇偶校验码

通过对低密度奇偶校验(LDPC)码构造的研究,提出了一种利用稀疏二进制序列构造规则LDPC码的新颖而简单的方法。在构造中,还提出了奇偶校验矩阵里元素‘1’的分布矩阵的概念。为了确保码Tanner图的最小圈长为8,利用了序列的周期自相关函数和周期互相关函数。通过仿真表明构造的新码在和积算法下进行迭代解码性能优异。由于产生的LDPC码本身固有的准循环结构,还能得到较低的编码复杂度。

极化码与奇偶校验码的级联编码:面向5G及未来移动通信的编码方案

基于信道极化定理而提出的极化码是目前唯一被严格理论证明可以达到香农容量限的编码,并被接受为第五代移动通信系统(5G)中短码控制信道的编码方案。本文首先给出极化码的编码和译码原理,然后提出一种极化码与奇偶校验码级联的设计方案,发送端编码器采用奇偶校验码作为外码,极化码作为内码的级联编码结构。接收端译码器采用基于奇偶校验辅助的连续消除列表译码算法。相比于极化码与循环冗余校验码的级联方案,本文提出的级联设计方案具有更加优良的纠错性能,且没有提升编、译码的复杂度,有能力满足5G移动通信控制信道对纠错性能的要求。

利用等差数列构造大围长准循环低密度奇偶校验码

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码中准循环基矩阵的移位系数确定问题,该文提出基于等差数列(AP)的确定方法。该方法构造的校验矩阵的围长至少为8,移位系数由简单的数学表达式确定,节省了编解码存储空间。研究结果表明,该方法对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性。同时表明在加性高斯白噪声(AWGN)信道和置信传播(BP)译码算法下,该方法构造的码字在码长为1008、误比特率为510-时,信噪比优于渐进边增长(PEG)码近0.3 d B。

低密度奇偶校验码的压缩感知重构

针对压缩感知(CS)中由观测噪声引起的信号重建误差问题,提出利用非相关性约束理论作为衡量压缩重建条件的重构误差向量的方法。该方法基于线性分组码中稀疏校验矩阵的零化子特性,建立了以误差向量为目标信号的线性规划问题,实现了低密度奇偶校验(LDPC)码的压缩感知重构。仿真结果表明:在加性高斯白噪声信道和原对偶内点算法下,选取的3种LDPC码均具备较强的信号重构能力,其中Mac Kay随机码的相关性系数较小,因此在信噪比为-1 d B时就可达到100%的误差向量重构成功率。同时表明在满足误比特率要求下,CS-LDPC码可使系统实现低信噪比下的高可靠性通信。