基于低密度奇偶校验编码和混沌系统的图像加密

为提高图像传输的安全性和可靠性,提出一种结合LDPC编码和混沌系统的图像加密方法。首先,通过奇偶校验码将像素值扩展为10比特,并计算标准差作为混沌映射初值;其次,使用Arnold变换置乱像素位置,并利用Henon映射扩散像素值;最后,从10比特像素值中分离高2比特经LDPC编码实现无差错传输,而其余8比特则为加密结果。实验结果表明,所提方法对密钥及明文敏感性强,具有良好的雪崩效应,能有效抵抗明文和差分等攻击,同时其加密结果具有较强的抗剪切和抗噪声攻击能力。

基于低密度奇偶校验编码的自适应调制方案

为克服无线信道时变衰落特性对传输性能的影响 ,提出了基于低密度奇偶校验 (L DPC)编码的自适应调制传输方案。该方案将所有子信道传输的信息采用同一个 L DPC码进行编码 ,每个子信道根据各自当前的噪声水平动态选取调制方式 ,而各个子信道的瞬时噪声根据 L DPC译码前后信息序列的符号改变情况进行估计。仿真结果表明 :在 Nakaga-mi时变衰落信道下 ,该系统方案可以很好地适应信道的时变衰落特性 ,在满足系统输出误比特率的条件下 ,可以很低的系统复杂度实现信息的最佳传输 ,并获得距离理论极限3d

采用LDPC信道编码方案的LoRa通信系统

提出了一种基于低密度奇偶校验(LDPC)编解码作为信道编码方案的LoRa通信系统。经过权衡利用LDPC码编码以及LLR-BP解码替代汉明码,在不改变LoRa核心调制技术和参数定义的前提下,略去交织过程,并使系统具备了更好的误码性能,灵活支持较长的数据包的传输。仿真结果表明,在同一编码率下,当误码率(Bit Error Rate,BER)水平为10-3时,基于LDPC编解码作为信道编码方案的LoRa通信系统相较于传统系统信噪比性能能够放宽1.5 dB左右,该结果对于LoRa系统的各个扩频因子(SF)均成立,具有一定的参考价值。

基于CEVA-XC4500 DSP平台5G-LDPC码编码实现

低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码是第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)系统采用的信道编码技术之一,用于业务信道高速数据传输,具有很强的抗干扰能力和纠错能力。5G-LDPC码编译码在嵌入式平台的实现是一个值得关注的研究方向。CEVA-XC4500数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)芯片具有极低功耗、高密度计算、集成了超长指令字(Very Long Instruction Word,VLIW)和单指令多数据(Single Instruction Multiple Data,SIMD)矢量功能的特点。针对CEVA-XC4500 DSP矢量汇编指令和内联指令集的特点,提出一系列针对5G-LDPC码编码的代码优化方法,使其满足5G-LDPC码编码工程应用指标要求。仿真结果表明,优化后的5G-LDPC码编码在CEVA-XC4500 DSP内核上表现良好,中长块编码吞吐率超过100 Mb/s、核心矩阵吞吐率超过1 Gb/s,最大吞吐率达到250 Mb/s、最大核心矩阵吞吐率达到1.6 Gb/s。如果CEVA-XC4500 DSP芯片的最大数据位宽将来能进一步增大,吞吐率可以做得更好。该5G-LDPC码编码的代码优化方法为其他信道编码在类似嵌入式平台的实现提供了参考。

基于低密度奇偶校验码和脉冲位置调制的水下长距离光通信系统设计

基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律,系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源,采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望远镜作为接收机。采用现场可编程门阵列(FPGA)进行低密度奇偶校验码(LDPC)编码和脉冲位置调制(PPM),经光电转换及采样后的接收端信号被发送到上位机进行后处理。最后,基于研制的实验系统开展了水池实验,以验证系统性能。理论与实验结果表明,在JerlovⅡ类水质条件下,误码率情况相同时LDPC编码与PPM相结合的通信系统可获得2.34 dB的编码增益。实验证明该系统可以实现水下130 m处误码率低于10^(-5)的可靠通信。

基于LDPC编码及LS估计的OFDM系统

OFDM具有并行数据传输与子信道交叠的特性,在无线局域网、HDTV中得到广泛应用。LDPC作为一种具有良好纠错能力的分组编码方案,性能几乎接近Shannon极限。本文给出一个基于LDPC编码,线性LS信道估计的OFDM系统,兼有两者的优点。

软切换链路下的混合编码与副载波调制方案

为了提高自由空间光/射频(FSO/RF)混合通信链路的性能,采用混合低密度奇偶校验(LDPC)编码与副载波相移键控/正交振幅调制(PSK/QAM)联合调制的方法,对不同传输比例下混合系统的误比特率性能进行了仿真分析,取得了不同信道条件下单链路和混合链路传输方案的误比特率数据。结果表明,在弱中强湍流条件下采用副载波二进制相移键控(BPSK)调制,相比开关键控(OOK)调制可获得大约4.4dB～5.2dB的增益。采用软切换的混合LDPC编码与副载波BPSK/16QAM调制方案,依据链路状态调整比例为1∶1和3∶1时,不同湍流强度下可获得大约0.3dB～7.4dB的性能增益。这一研究结果对于提高FSO/RF混合通信系统的全天候高效可靠传输性能具有重要的参考价值。

采用基于GF(q)的LDPC编码实现带宽有效传输及编码设计(英文)

研究了AWGN信道条件下基于有限域GF(q)的非规则低密度奇偶校验编码与q进制结合实现带宽有效传输和编码优化方法。采用了Davey所提出的方法,为寻找基于GF(q)的多进制LDPC"好码",可以选定校验矩阵的一组行重量参数,在一组关于校验矩阵重量参数的线形的约束条件下最小化一个非线性代价函数。使用该方法,一个比较重要的参数(平均列重量)将无法参加优化,这是因为行重量参数一经选定,平均列重也随之确定,因此不再将行重量参数固定,而是将行重参数的约束纳入优化约束条件,并引入复纯形法来解决所引出的非线性规划问题,从而保证列重量参数也参加优化。

基于FFE均衡和LDPC编码的50 Gb/s光传输实验

先进的调制技术、信道均衡技术和信道编码技术是提高光传输系统性能的三大关键技术。采用双二进制(DB)调制技术、前馈均衡(FFE)技术和低密度奇偶校验(LDPC)编码技术进行光传输实验,经过25 km的标准单模光纤传输后在12 GHz的光接收器件上完成了50 Gb/s速率的数据传输。实验结果表明:FFE能有效地提升光传输系统性能,且选用的LDPC码型的译码门限在2×10-2附近。

利用信道编码实现时间分集

在无线信道中,衰落是影响系统性能的重要因素,而分集技术是对抗衰落的有效手段。该文提出一种利用信道编码,通过在两个码字间进行简单变换,将每个符号的信息分散到两个码字中,同时也将衰落的影响分散到两个码字中,从而获得分集增益。结果显示这种方法能使信道编码,特别是采用概率译码算法的编码(如LDPC编码),纠随机差错的能力更强,能在不增加发射功率和带宽的情况下获得时间分集增益,带来系统性能的提升。

星载大容量固态存储控制器的级联编码设计

航天器大容量数据存储设备主要采用基于NAND Flash的固态存储器,但由于空间环境中单粒子翻转效应的影响,以及存储器芯片在操作过程中因为阈值电压偏移导致的位比特错误等原因,存储设备的可靠性降低。为提高数据存储设备的数据容错性,依据NAND Flash芯片物理结构和数据存储结构,具有针对性地提出RS(256,252)码+LDPC(8192,7154)码级联的纠检错并行编码设计,并优化编码算法的电路实现方法。建模仿真和地面测试系统测试结果表明:该设计具有低硬件开销、低功耗和高可靠性的优点。存储系统的数据总容量达512 Gb,有效数据吞吐率为700 Mb/s,能够满足航天器固态存储控制器对大容量数据控制和高数据吞吐量的设计需求。

面向5G标准的低延时LDPC编码器设计

针对5G标准中对低延时和编码灵活性的要求,本文提出了一种高并行度的低密度奇偶校验(Low-Density Parky-Check,LDPC)码编码算法并设计了相应的硬件结构。编码算法对校验位的计算流程进行了改进,通过将对应5G标准中校验矩阵单对角和双对角结构的不同编码步骤并行化提高了运算速度。在硬件结构上一方面设计了多路并行的运算结构通过同时求解多个编码步骤降低了处理时延,另一方面灵活的结构设计使其可以有效地支持5 G不同场景下对码长和码率的要求,并通过分组计算校验位实现了对递增冗余的HARQ (IR-HARQ)方案的支持。仿真结果表明,在200 MHz的系统时钟频率下,本设计的信息吞吐量可达35 Gbps。

基于PLC信道的图像传输在智能电网中的应用

为提高智能电网中电力线通信(PLC)信道图像传输性能,提出了一种在PLC信道上使用基于LDPC编码的OFDM系统来实现图像传输的方法。通过实际测量获得PLC信道数据;构建PLC信道建模,并利用遗传算法(GA)对PLC信道模型进行优化;在PLC信道上,利用基于低密度奇偶校验编码(LDPC)的正交频分复用(OFDM)系统来实现图像的传输。仿真实验中,比较了未编码和LDPC编码的OFDM系统的传输性能。结果表明,LDPC编码的OFDM系统能够高质量的传输图像,同时具有较高的安全性,可很好地应用于智能电网电力线上的图像传输。

商用100 Gbit/s系统关键技术分析

100 Gbit/s要实现商用化,在一些关键技术选择上必须采用更先进的解决方案来缓解由于速率提升引入的传输损伤问题。本文对各种关键技术的性能进行对比分析,从当前器件发展水平来看,100 Gbit/s技术已逐步成熟,将很快迎来商用时代。

星型16QAM调制LDPC-BICM-ID系统的星座映射设计

针对比特交织编码调制—迭代检测系统中应用星型16进制正交幅度(16QAM)调制不存在Gray映射的问题,结合欧氏平方重量最大化原则和最小判决区域最大化原则,提出一种适合于此系统星座映射的新规则,设计新规则下的星型16QAM星座映射图,通过分析和计算机仿真,比较了各种星型16QAM星座映射性能。仿真结果表明,根据新规则设计的星型16QAM星座映射好于其他星座映射,在误码率达到10-6时,使用设计的映射方式使得系统性能有2.2 dB的增益。

NGB-W系统中基于星座旋转的BICM的实现与性能分析

下一代无线广播网(Next Generation Broadcast-Wireless,NGB-W)中,利用复平面星座点的星座旋转以及星座点的同相分量与正交分量的交织,提出了一种更为有效的比特交织编码调制(Bit Interleaved Coded Modulation,BICM)技术方案。发送端采用这种比特交织编码调制技术,接收端可以通过引入信号空间分集来提升系统性能。仿真结果表明:由星座旋转带来的系统性能增益随信道的不同、调制阶数的不同以及LDPC编码率的不同而产生差异。

基于LDPC编码的双工逆向调制自由空间光通信系统

在逆向调制(modulating retro-reflector,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,激光信号在传输过程中受到双程大气湍流的严重影响,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用低密度奇偶校验编码(low density parity check,LDPC)方法来降低MRR FSO通信系统的误码率,并且尝试使用微角锥棱镜阵列(microcorner cube retroreflector arrays,MCCRA)来改善MRR FSO信道的传输稳定性。本项研究中搭建了MRR FSO通信实验平台,进行了基于LDPC编码的频分双工MRR FSO通信实验。实验结果表明使用LDPC编码的MRR FSO系统增益约为3 dB,使用微角锥棱镜阵列作为MRR FSO反射器件能够通过补偿大气湍流引起的相位畸变来提升系统性能。结果还证明了LDPC编码相较于MCCRA,更能够提升MRR FSO系统的误码率性能。由此可见,将LDPC编码方式与微角锥棱镜阵列结合运用于MRR FSO系统能获得更加优化的系统性能。

DTMB系统信道编码调制芯片的优化实现

按照中国数字电视地面传输(DTMB)标准的要求,以基于现场可编程门阵列(FPGA)的DTMB调制器为基础,考虑专用集成电路(ASIC)的实现特点,针对DTMB调制器中低密度奇偶校验(LDPC)编码器和平方根升余弦(SRRC)滤波器,分别进行了存储资源和逻辑资源的优化,并成功应用于符合中国DTMB标准的系统信道编码调制芯片的设计。性能仿真和测试结果表明,优化后的LDPC编码器和SRRC滤波器在满足性能要求的同时,极大提高了存储资源的利用率,显著降低了逻辑资源的使用率,进而有效减小了DTMB系统信道编码调制芯片的实现面积。