一种低错误平层LDPC码构造方法

针对低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的缺点,提出一种具有低错误平层LDPC码的新颖构造方法。在该方法中,基本矩阵由渐进边增长(progressive edge growth,PEG)算法搜索构造,通过在基本矩阵相应的Tanner图中增加校验节点,并将其与拥有最小额外信息度(extrinsic message degree,EMD)短环的变量节点相连来增大短环的连通性。另外,提出了一种基于伽罗华域的循环移位系数矩阵设计方案,无需计算机搜索即可完全避免4环的出现,降低算法复杂度。为了对该方法的可行性进行验证,分别对变量节点的度分布是规则和非规则的基本矩阵进行改进,在高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN)信道下,采用置信传播(belief propagation,BP)迭代译码算法对改进后的码型进行仿真分析,仿真结果表明,利用该法所构造的码型可有效改善在高信噪比区域的错误平层。

低错误平层数列分割移位低密度奇偶校验码构造算法

为降低LDPC(低密度奇偶校验码)码错误平层,提出一种基于环分类搜索的APPS-LDPC(数列分割移位的LDPC)码构造算法。该算法具有码长、码率和列重的任意可设性,同时该类码的Tanner图围长至少为8。循环移位因子可以通过简单的代数表达式描述,从而降低内存需求。仿真结果表明,当误码率达到10-5时,APPS-LDPC码(496,248)相对于PEG-LDPC(渐进边增长LDPC)码获得了约1.9 d B的性能提升;随着信噪比的升高,两条译码性能曲线之间的差距将更大。此外,列重为3的APPS-LDPC码(6144,5376)在信噪比4.6 d B以后并未出现明显的错误平层。该构造算法与PS-LDPC码相比,在误码率达到10-8时大约获得0.25 d B增益;与围长为4和6的PEG构造算法相比,在错误平层区域其译码性能极优;同时相较于此两者,其构造复杂度和耗时也展现出一定优势。通过基于Tanner图的诱捕集分析方法,统计APPS-LDPC码(496,248)中由8环组成的部分小型诱捕集并不存在,从而证明了其错误平层降低的原因。

一种新颖的低错误平层LDPC码构造方法

针对低密度奇偶校验(LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的缺点,提出了一种低错误平层LDPC码的新构造方法。该方法的基本矩阵由渐进边增长(PEG)算法与近似环额外信息度(ACE)算法相结合,目的是提升基本矩阵中环的连通性;然后将基于分割移位(PS)的循环移位系数矩阵对基本矩阵循环扩展,以此构造出校验矩阵。该方法除了能够改善高信噪比区域的错误平层,还具有码长、码率的任意可设性特点。仿真结果表明,PAP-LDPC(3 600,2 700)码在信噪比为4d B以后并未出现明显的错误平层。

基于围长约束与EMD的低错误平层LDPC码构造方法

针对低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的缺点,利用渐进边增长(progressive edge growth,PEG)算法的思想,基于围长约束和额外信息度(extrinsic message degree,EMD)提出了一种围长为8的LDPC码构造方法,该方法所构造的PEG-GA-EMD(PGAE)-LDPC码不存在四环和六环且具有优越的纠错性能。仿真结果表明,该方法所构造的码率分别为0.5和0.67的PEG-GA-EMD(PGAE)-LDPC(3024,1512)码和PGAE-LDPC(1200,800)码能有效改善高信噪比区域的纠错性能,且未出现明显的错误平层。

一种基于AP与消除基本陷阱集的低错误平层QC-LDPC码构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的问题,提出了一种基于等差数列(AP)和消除基本陷阱集(ETS)的低错误平层QC-LDPC码构造方法。该方法利用改进的ETS消除算法构造基矩阵,以减少基本矩阵中的小基本陷阱集。然后利用特殊性质的等差数列(AP)确定循环移位系数,扩展得到最终的校验矩阵。该构造方法的计算复杂度低且码字的码长、码率可灵活设计。并且仿真结果表明,所构造码率为0.5的PEG-Trap set-AP(PTAP)-QC-LDPC(1200,600)码,在误码率为10-6时,与IEEE 802.16标准中QC-LDPC(1200,600)码、利用PEG算法与AP的PEG-AP-QC-LDPC(1200,600)码、通过控制环(CC)的CC-QCLDPC(1200,600)码和基于等差数列的AP-QC-LDPC(1200,600)码相比较,其净编码增益分别提升了0.08,0.31,0.57和0.64dB,有效地改善了高信噪比区域的纠错性能,且未出现明显的错误平层。

LDPC码的错误平层研究

为了更好地研究LDPC码的错误平层现象,提出了一种利用重要抽样信息的仿真方法。在AWGN信道下,当误比特率极低时,该方法相比于传统的蒙特卡罗算法在保证仿真质量不变的情况下,取得了极高的仿真增益。利用该方法可以仿真到传统蒙特卡罗方法无法仿真到的仿真区域。仿真结果表明,对于一个码长为2 000,码率为1/2的LDPC码字,当误比特率为10-20时,该方法取得1014以上的仿真增益。

一种适合FPGA实现的低错误平层比特翻转算法

本文提出一种改进加权比特翻转算法用于解决传统加权比特翻转算法FPGA实现时出现的性能恶化现象。仿真实验表明,加权比特翻转算法译码过程中出现的"伪零值"现象,是造成加权比特翻转算法利用FPGA平台实现时出现性能恶化的主要原因。本文算法通过修正校验节点品质因素值解决"伪零值"问题,进而使得改进算法利用FPGA平台实现时可以获得较好地仿真性能。实验结果验证了本文算法的有效性。

基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets,EETS)和围长约束(Girth Constraints,GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression,AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。

非规则RA码无码率特性分析

介绍了非规则重复累积(repeat-accumulate,RA)码的构成原理,引入了编码线图进行RA码的图模型表示。详细分析了编码中的两种交织策略,并证明了其等价性。通过分析非规则RA码的奇偶校验位的生成过程,证明了非规则RA码的无码率特性。给出了不同码率情况下的系统非规则RA码在二元删除信道性能曲线。通过与LT码的比较,表明非规则RA码是逼近容量限的错误平层性能较低的无码率码。对系统非规则RA码的错误平层进行分析,并给出了降低错误平层的编码修正方法。

结合CRC校验的LDPC码后处理译码算法

为了改善低密度奇偶校验码的错误平层,提出一种结合循环冗余校验位的分层置信传播(cyclic redundancy check layered belief-propagation,简称CRC-LBP)后处理算法。对LBP译码的判决结果执行CRC校验,若校验失败,则对错误帧中变量节点的后验对数似然比值从小到大排序。从排序的节点序列中选取前若干个目标节点组成坏节点集,翻转BN集内信息节点的初始LLR值,并继续译码直至CRC校验成功,打破潜在陷阱集,提高节点可靠度。仿真实验结果表明,在增加少量存储空间的代价下,CRC-LBP算法具有更低的错误平层。

水声信道的D-SCCC级联编码仿真

论述了应用于水声通信的双串行级联编码(D-SCCC)技术;针对水声通信在某些应用场合高可靠性要求,通过对误码率(BER)的分析,提出了提高水声通信可靠性的编码设计方法,并在给定的水声信道下进行了仿真.仿真结果表明,相同码率下双串行级联编码与SCCC算法相比,BER瀑布区陡度增大,在BER为10-5时有0.5 dB的编码增益;相同码率下SCCC算法与Turbo码相比,可有效改善Turbo码BER在10-4～10-5出现的错误平层,满足了水声通信传输遥控与遥测指令时的高可靠性需求.

基于BICM-ID的多址接入协同中继系统的性能研究

为了提高联合网络编码调制在多址接入中继系统的上行链路衰落信道下的性能,提出了在中继节点处使用卷积码与16进制正交幅度调制改进集分割映射星座映射方式相匹配的联合编码调制方式,并在基站处设计了相应的迭代译码解调方案。通过衰落信道下系统误比特率的性能渐近限和外信息转移图的分析,证明了在衰落信道下,改进集分割映射在卷积码迭代译码方案下优于传统格雷映射方式。软件仿真结果也证明了在瑞利衰落信道下,改进集分割映射相对于传统格雷映射方法在误码率为10-5时获得了4dB的显著性能增益。

关于Turbo迫零的研究

在信噪比(SNR)较高时,Turbo码存在错误平层;在信噪比较低时,却有很好的误比特率性能。这里主要是考虑在后者条件下迫零对Turbo码性能的影响。先从Turbo码的工作原理出发,分析了迫零会影响Turbo码性能的必要性,并提出了一种使用新的迫零方案的交织器的设计方案,最后进行仿真验证采用该算法的交织器的性能。仿真结果表明,采用本文提出的算法有助于译码性能得到提高。

非对称Turbo码的设计

采用具有不同约束长度和不同类型生成多项式的递归系统卷积码作为Turbo码的两个分量码,设计了两类非对称Turbo码,可以有效地解决标准对称Turbo码在整个信噪比范围不能同时具有较好的误比特率性能和较低的错误平层的问题。计算机仿真结果表明采用非对称Turbo码,可以降低Turbo码的译码复杂性,实现Turbo码在低信噪比的性能和高信噪比的错误平层的良好折中,有效地改善Turbo码的整体误比特率性能。

LDPC编码的空时BICM系统中的一种优化设计方案

本文基于外附信息转移(EXIT)图的系统优化设计思想,提出了一种级联预编码器的低密度奇偶校验码(LDPC)编码的空时比特交织编码调制(BICM-MIMO)系统设计方案。该方案在调制器的前端级联一个码率为1的累加器作为预编码器,在相邻的比特之间引入相关性,从而使得联合检测器的EXIT曲线发生变化,与空时MIMO系统下优化LDPC码的译码器EXIT曲线相匹配,并使两条曲线相交于EXIT图的右上角。和已有系统设计方案相比,该方案可提高系统的译码性能并能降低误码的错误平层(error floor)。

非二进制RS-Turbo级联码性能研究

介绍了非二进制Turbo码的编码器结构,详细分析了逐符号对数MAP译码算法。在此基础上,设计了一种RS-Turbo级联码方案,该方案包括一个RS(255,239,8)外码和一个非二进制Turbo内码。仿真结果表明,与单纯使用非二进制Turbo码相比,本文提出的级联方案可明显改善高信噪比情况下的BER性能,同时可降低迭代次数。另外,级联RS码可为Turbo迭代译码提供简单可行的停止准则。

一种改进的LDPC码最小和译码算法

低密度校验(LDPC)码最小和译码算法在BSC信道下具有较高的错误平层。针对这一问题,提出了一种改进的最小和译码算法。该算法在每轮迭代译码过程中利用变量节点邻居传入的可靠性强度阶和原始信道接收值之间存在特定的规律进行消息更新,从而能够加速译码收敛速度,提高译码性能。仿真结果表明,该算法在BSC信道下使用3或4级强度阶可以逼近甚至超越浮点型BP译码算法。

面向光传输网的Polar-LDGM码方案

针对光传输网(OTN)对纠错码低实现复杂度、逼近香农限性能和无错误平层的要求,提出了一种基于Polar码和低密度生成矩阵(LDGM)码的低复杂度高速级联码方案.首先针对级联模型阐述了Polar-LDGM码的编码设计方案,并分析了编码复杂度.然后基于两种码的结构特点,给出了基于置信传播(BP)算法的级联解码算法.通过合理利用高斯逼近(GA)法推导解码算法中传递消息的均值,能够准确地预测出Polar-LDGM码的理论错误概率.仿真结果表明,Polar-LDGM码满足在OTN中应用的要求.

两种基于可靠度的大数逻辑多元LDPC译码算法

针对基于大数逻辑的多元低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码译码算法,提出2种对于IISRB改进的算法:一种为调整初始可靠度的IA-IISRB算法,在初始化时引入调整策略,对信道初始可靠度进行预裁剪,目的是为了补偿部分信道初始信息不准确的问题;另一种为改进的重新选择策略的IRS-IISRB算法,为降低译码复杂度,在重新选择方案上,简化变量节点的筛选条件,并且为进一步逃离周期点,通过提高翻转阈值,扩大了变量节点的选定范围,提高有效信息利用率。仿真实验结果表明,所提出的IA-IISRB算法相比于IISRB算法,实现了0.1 dB的性能提升,IRS-IISRB算法相比于RS-IISRB算法,在提升0.05 dB译码性能的情况下,能减少约35%的译码计算量。

基于QR码构造的广义LDPC码

在低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码的图形表示中,存在着一种陷阱集结构,其对性能的影响表现在,陷阱集中变量节点所对应的比特在迭代过程中如果发生错误,就不容易被纠正回来。因此,结合平方剩余(quadratic residue,QR)码来设计一种新颖的广义LDPC码的编译码方案。该方案利用QR码这一性能优良的码型,为LDPC码的某些变量节点提供额外的保护,在损失少许码率的情况下,以期消除某些陷阱集的影响,并获得比原始LDPC码更好的性能。在仿真模拟中,通过统计原始LDPC码的错误比特位置,发现某些比特位置的出错频率较高,为此,从陷阱集的角度分析了其中的原因,并根据这些变量节点,构造广义LDPC码。仿真结果表明,该方案能够有效地降低某些LDPC码的错误平层。