一种基于量子准循环LDPC码的McEliece公钥密码算法

量子公钥体制包括无条件安全的量子公钥和计算安全的量子公钥密码。以经典公钥算法为基础,结合量子密码特性,研究一种基于量子计算安全的公钥密码;在GF(4)域,量子低密度奇偶校码是一线性码,存在BP快速译码算法。由此提出基于量子准循环LDPC码的量子McEliece公钥体制,给出该公钥体制的加密和解密过程。并通过数值仿真方法,分析该体制的安全性。研究结果表明,与经典方法相比,基于准循环量子LDPC码的McEliece公钥体制极大地扩展了密钥空间,有效地提高了系统的安全性,相对于经典McEliece的工作因子(274),量子McE-liece的工作因子达到2270,传输效率为0.60,且可有效地抵抗量子Grover算法攻击。

可快速编码的准循环LDPC码设计

由于LDPC码的生成矩阵是非稀疏的,当LDPC码较长时,存储一个庞大的生成矩阵很困难,通过生成矩阵来编码也有较高的时间复杂度.为了解决LDPC码的编码复杂度问题,该文提出一种可快速编码的准循环LDPC码设计.不同于其他准循环码,所设计的准循环码校验矩阵除具有准循环特性外,还引入了具有准双对角线结构的子矩阵,使校验矩阵具有近似下三角结构.该结构的校验矩阵可采用Richardson提出的快速编码算法直接通过校验矩阵进行编码,避免了采用生成矩阵编码带来的存储难度与时间复杂性.在AWGN信道下的仿真结果表明,该文设计的LDPC码在不同码长、码率情况下均有很好的BER性能.

基于PEG算法的准循环LDPC码构造方法研究

PEG算法,即逐步边增长算法,是一种基于Tanner图构造LDPC码的方法,研究表明该方法构造的LDPC码具有优异的纠错性能。在PEG算法的基础上,本文提出了一种准循环LDPC码的构造方法。仿真结果表明,所提出的方法构造的LDPC码与用原始PEG算法构造的随机LDPC码具有几乎相同的优异性能,而且由于准循环特性,用本文提出的方法编译码更简单,可以通过反馈移位寄存器来实现。此外,码率更易于调整。

准循环LDPC码的两种典型快速译码算法研究

该文从译码速率、硬件实现的复杂度和误码率3个方面对比研究了两种典型的高速译码算法:Turbo型和积算法与并行加权比特翻转算法。以准循环LDPC码为对象,给出了Turbo型和积算法和并行加权比特翻转算法的实现时序、硬件复杂度以及误码率性能,其中,并行加权比特翻转算法的高效时序结构是首次给出的。计算机仿真结果表明,这两种算法都能够在迭代次数较少时取得良好的性能。

基于准循环LDPC码译码软信息的码辅助帧同步算法

确保较低信噪比条件下的系统帧同步,是LDPC码在系统应用中的关键问题。基于最大似然的准则,提出了一种适合准循环LDPC编码系统的码辅助盲帧同步算法。该算法通过计算不同帧偏移处的信道输出软信息向量满足LDPC码校验矩阵中所有校验方程的概率与违背所有方程的概率的对数似然比值,再根据最大似然值对应的信息向量确定最终的帧同步边界。新算法可借助译码器的部分资源来实现帧同步搜索,提高了译码器的利用率,降低了实现复杂度;无需一次完整的迭代译码过程,减少了同步捕获的时间。仿真结果表明,相比已有的码辅助盲帧同步算法,新算法具有较好的帧同步性能;借助新同步算法仿真获得的系统误比特率和帧错误率接近已有的码辅助帧同步算法的译码性能。

准循环LDPC码的性能及其在图像传输中的应用

介绍了LDPC码及其编译码原理,并对准循环LPDC码进行了性能仿真。结果表明,该码在中短码长时具有很强的纠错能力,将其应用于图像传输中,译码时以较少的迭代次数便能达到很好的传输质量。由于LDPC码性能优异,编译码比Turbo码较为简单,易于实现,故在未来的高速率、多媒体通信中可望得到广泛应用。

基于准循环LDPC码的数字图像水印技术研究

文章在研究准循环LDPC码的基础上,结合离散小波变换的邻近值水印算法,给出了一种新的数字图像水印算法,该算法利用准循环LDPC码优异的纠错性能,在水印嵌入前对其进行编码,在提取水印后再进行解码。仿真实验结果表明,该算法能有效提高水印的抗攻击能力,具有很好的鲁棒性和较高的安全性。

基于PEG算法的准循环LDPC码构造研究

为了兼顾LDPC码较高的纠错性能和较简单的硬件实现,提出了一种基于PEG算法的准循环LDPC码校验矩阵的构造方法,该方法首先利用PEG算法构造基矩阵,然后利用提出的移位参数公式来构造循环移位矩阵,再用循环移位矩阵和全零矩阵对基矩阵进行优化扩展,形成的校验矩阵最短环长至少为8环。该方法具有与PEG算法非常接近的纠错性能,尤其是当信噪比高于1.2 dB时要优于PEG直接构造法,而硬件实现比PEG算法简单,且参数选择灵活方便。

一种改进的基于有限域的准循环LDPC码设计方法

结合有限域方法和具有简单递归编码特性的Tam结构,提出了一种新的准循环LDPC码构造方法.该方法首先利用有限域方法构造出校验矩阵,并得到其相应的指数矩阵,接着采用具有Tam结构的校验矩阵对应的二元基矩阵,两者进行掩膜运算(mask),得到新的指数矩阵,最后构造出的准循环LDPC码兼具有限域方法的良好纠错特性和Tam结构的简单递归编码特性.仿真结果表明,所提方法构造的准循环LDPC码的BER(Bit Error Rate)性能要优于Tam码和802.16e码.

一类准循环LDPC码及其编码

针对空间通信的特点,对基于循环矩阵构造的一类正则准循环LDPC码进行了改进,得到了一类非正则准循环LDPC码。与原码相比,这类非正则LDPC码的奇偶校验矩阵H具有3个特点:行满秩,具有下三角结构,引入了一度变量节点。前两个特性使得这种LDPC码的编码计算复杂度和结构复杂度都与校验位长度成正比,从而便于编码器的软硬件实现。第三个特性使码的迭代译码门限稍有降低,但司时还能保证译码的收敛,计算机仿真结果也证明了这一点。本文还简化了对围长不小于6的条件的证明,推导了系统码校验位的计算公式,并在此基础上给出了利用移位寄存器的编码电路。

基于FPGA的准循环LDPC码低时延译码器设计

针对准循环低密度奇偶校验码(LDPC码),提出一种基于FPGA的低延时译码器硬件实现结构.该译码器基于最小和译码算法,充分利用FPGA的RAM存储结构及流水线运算方式提高译码吞吐量,降低译码时延.该结构适用于大部分准循环LDPC码,且译码迭代一次只需约2倍缩放因子大小的时钟数量.与非流水线译码结构相比,在不增加资源占有率的情况下,译码时延降低到原来的1/7.

基于环的准循环LDPC码的小停止集计算(英文)

Tanner图最小停止集的大小决定LDPC码在迭代译码时的性能.为此,提出准循环LDPC码无小停止集的充要条件.根据该文所提定理及推论,不仅可以设计出无小停止集的准循环LDPC码,而且还给出了小停止集数目的计算方法.在BER为le-5时,该文设计的准循环LDPC码与随机LDPC码相比具有0.3 dB的增益.该算法可有效评估LDPC码的性能,也可计算LDPC码的短环数,较之现有算法具有更低的计算复杂度.

适用于准循环LDPC码译码器的新型循环移位置换结构设计

循环移位置换单元是准循环LDPC码的部分并行译码器的重要组成部分。该文研究并证明了Reverse Banyan交换结构在实现信息循环移位时各个基本交换单元的连接规律。基于该规律设计了基于可预置选路算法的无阻塞循环移位置换结构。相比Benes交换结构和Reverse Banyan交换结构,提高了信息循环移位交换的速率,且占用较少的硬件资源和面积。最后设计了一个出线转换单元,该单元适用于各种循环移位交换结构。

一种优化Girth分布的准循环LDPC码设计方法研究

在准循环LDPC码的构造中,校验矩阵拥有尽可能好的girth分布对于改善码的性能有着重要的意义。该文提出了构造准循环LDPC码的GirthOpt-DE算法,优化设计以获得具有好girth分布的移位参数矩阵为目标。仿真结果表明,该文方法得到的准循环LDPC码在BER性能和最小距离上均要优于固定生成函数的准循环LDPC码,Arrary码和Tanner码,并且使用上更为灵活,可以指定码长,码率及尽可能好的girth分布。

一种改进的准循环LDPC码环消除算法

通过推广Yang,Liu和Shi给出的从基矩阵到校验矩阵的环扩展约束条件,提出了一种大围长准循环LDPC码的构造算法.该算法改善了环消除算法的局部围长分布,获得了更好的纠错性能.仿真结果表明,在80次迭代置信传播译码下,采用本算法构造的1/2码率非规则LDPC码在Eb/N0为1.5 dB时,误码率为2×10-6.

准循环LDPC码低存储量译码器设计与实现

研究了准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low density parity check,QC-LDPC)码及最小和译码算法,设计了合理的非均匀量化译码方案。充分利用准循环LDPC码校验矩阵的准循环结构特点,设计了一种低存储量准循环LDPC码的译码结构,详细描述各部分组成及功能。基于最小和译码算法及非均匀量化方案,给出了纠错性能的模拟测试结果。按照该译码结构在Xilinx公司的XC3S2000器件上实现了码长为9216、码率为1/2的准循环LDPC码译码器。FPGA(field programmable gate array)实现结果表明,与传统译码结构相比,该译码结构可节省约30%的存储空间,在性能与实现复杂度间取得了较好的平衡。

数字电视地面广播标准中准循环LDPC码的编码方法研究

在数字电视地面广播国家标准中的前向纠错编码(FEC)部分,采用BCH码和LDPC码进行级联的编码方案。本文给出了国家标准中准循环LDPC码的参考编码算法,探讨了该码对应的生成矩阵特点及编码步骤,编程实现了编译码算法,并进行了仿真,结果表明国标中的准循环LDPC码在AWGN信道中极低信噪比情况下仍具有较好的纠错性能。

基于环结构分析的准循环LDPC码构造

准循环奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码在通信工程领域具有重要的应用价值,因此它的构造算法一直是LDPC码研究领域的一个热点内容。根据现有的QC-LDPC码构造算法,特别是基于渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法的QC-LDPC码构造方法,提出了一种新的移位矩阵构造方法。该方法有效减少了随机搜索带来的时间损耗,并改进了二次同余、等差数列等算法仅能除去四环的情况,进一步消去了六环、八环和十环结构,确保QC-LDPC码的围长不小于12。仿真结果表明,所构造的QC-LDPC码具有更优的环结构特点和纠错性能。

基于准循环LDPC码在数字水印技术的研究

鲁棒性是数字水印的重要指标之一,提出将准循环LDPC码的前向纠错技术应用于数字版权的保护中,利用准循环LDPC码较强的前向纠错能力,来提高数字水印的鲁棒性。实验结果表明,经准循环LDPC码编码后的数字水印应用于数字水印技术中,水印图像的鲁棒性得到了极大的提高,且经JPEG压缩后,图像水印也能较好地恢复出来。

一种基于伪循环MDS码的准循环LDPC码构造方法

该文提出了一种利用两个信息符号的伪循环最大距离可分(MDS)码,构造围长为6的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码的方法。在GF(q)中,它通过直接计算长为q+1的伪循环MDS码生成多项式,构造准循环LDPC码的校验矩阵。其主要利用了含两个信息符号的伪循环MDS码字特殊的循环性,及任意两个码字间距离不小于q的特点,使所构造的准循环LDPC码保证无4环。仿真结果表明,基于伪循环MDS码的准循环LDPC码在高斯信道下,能获得较好的误码性能。