多元LDPC码的动态扩展最小和译码算法

多元LDPC码采用扩展最小和(EMS)算法进行译码时,若消息向量长度取值过小,则性能相对其采用多元和积算法(QSPA)有很大损失.针对该问题,提出了一种动态扩展最小和(D-EMS)译码算法.首先,基于Monte Carlo方法研究了消息向量中有效似然值在各GF(q)符号间的分布,得出随着译码迭代次数的增加,有效似然值逐渐集中于少部分符号.因此,D-EMS译码算法先将消息向量长度设为nm1,一定迭代次数后再将其截短为nm2,这样译码复杂度可得到有效降低.同时,为了降低译码器实数比较运算复杂度,D-EMS算法校验节点基本步骤采用检泡(BC)算法.复杂度分析和仿真结果表明,在合理的参数设置下,D-EMS算法在有效降低EMS算法译码复杂度的同时,其性能在AWGN和Rayleigh衰落信道下均逼近相应EMS算法,因此可有效应用于基于多元LDPC码的实际通信系统.

GF(q)域上LDPC码的改进扩展最小和译码算法

通过分析扩展最小和算法(EMS)存在的问题,提出了一种针对q元LDPC码的改进译码算法.不同司于EMS算法固定每次迭代中FHT的阶数,该算法根据每次迭代中变量节点的概率分布对的平均方差自适应选择FHT的阶数,并修改发生振荡的变量节点输出信息,使之同时包含上次迭代和当前迭代的信息,从而减少性能的损失与振荡的影响.仿真结果表明,在译码复杂度相当的情况下,该算法性能与收敛速度明显优于EMS算法.

多进制低密度奇偶校验码的扩展最小和译码算法研究

综述了多进制LDPC码的几种常用译码算法,重点讲解分析了其中的扩展最小和算法,并采用对比的方法证明其优越性。

一种多进制LDPC码动态扩展最小和译码算法

针对多进制LDPC码扩展最小和(Extended Min-Sum,EMS)译码算法复杂度较高的问题,提出了一种新的动态EMS算法。通过判定每次迭代过程中校验节点的收敛特性,动态调整校验节点更新过程中的截短长度,缩短收敛性较低节点的消息向量长度以降低运算量,同时降低了其对下次迭代过程产生的影响。仿真结果表明,所提算法与标准EMS算法相比性能相当,且平均截短长度更小,具有更低的运算复杂度。

基于扩展最小资源分配网络的热工过程辨识

针对热工过程中表现出的非线性、时变性、大迟延和大惯性等特点,在分析热工过程辨识实际需要的基础上,采用扩展最小资源分配网络,建立了热工过程的非线性在线网络模型.这种模型能较好地解决神经网络序列在线学习问题,其计算量小、计算精度较高.实例计算验证了这种建模方法的有效性和快速性,为热工过程非线性模型的建立提供了一种新的方法.

基于最小扩展块合并的无损图像认证算法

为了在图像分块中嵌入水印信息,现有基于分块的无损图像认证算法需要合并较大的图像子区域,导致篡改定位精度降低.为此,提出基于最小扩展图像块合并的无损图像认证算法.该算法自适应地将图像分成若干认证块,每个认证块由若干细粒度基本块构成,采用递归三等分方式和邻接策略串联基本块,形成基本块链表,以基本块为单位扩展认证块.理论分析表明,该算法能根据图像特征自适应调整认证块大小,优化认证块尺度和邻接性.实验结果显示,采用16×16分块模式能获得较高认证精度;与同类算法相比,该算法认证块划分细密,认证块平均大小降低约19.2%,显著提高了篡改定位精度.

扩展最小二乘准则的最小化算法

“扩展最小二乘”（XLS）准则是一种广义的最小二乘法，通过正确的加权和均衡，XLS能够把模型误差和测量误差区分开发来。从“伪线性模型”的角度出发，我们可以得到两个使XLS准则最小化的迭代算法：其一是直接的“交替坐标”的最小化方法；另一种是现有的约束总体最小二乘（CTLS）法的扩展，这两个算法都能够采取不同的实施方案，以满足不同的应用场合时的收敛速度，计算量和精度上的不同要求，XLS准则可应用于许多常用的工程估计问题，例如，根据有噪声的输入／输出的测量来辩识存在外来噪声的自回归系统（ARX）或者是根据有噪声的测量来估计AR过程的参数。

积分对象的扩展非最小化状态空间预测控制

传统的预测控制在处理积分对象时,往往会因为模型与过程的失配,导致过程在受到持续干扰时会达到一个异于设定值的稳态。首先将积分对象的传递函数模型转换为扩展非最小化状态空间模型,然后结合预测控制完成对积分对象的控制。基于扩展非最小化状态空间模型的预测控制能有效地处理模型失配情况下的各种干扰,最后的仿真例子验证算法的有效性。

多元LDPC译码器的设计与实现

针对一般多元LDPC译码器时延大、吞吐量低的局限,设计了一种基于EMS算法的新型多元LDPC译码器。它根据前向后向算法规则,以3路单步运算单元完成校验节点更新,使得所需时钟周期约降为一般结构的1/3;采用低复杂度全并行运算的变量节点信息更新单元,无需利用前向后向算法将更新过程分解为多个单步运算,消除了变量节点更新的递归计算;采用新的双进双出信息调度算法,进一步降低了变量节点更新复杂度且提高了译码器吞吐量。通过Xilinx Virtex-4平台对一个GF(16)域上(480,360)的准循环多元LDPC码进行了综合仿真,结果表明,它以较小的逻辑资源消耗为代价提高了近3倍的吞吐量。

多元域LDPC码简化译码算法研究

多元域LDPC码具有优良的纠错性能,但译码的高复杂度成为制约其应用的关键因素.基于图模型理论,分析多元域Tanner图结构,对比多元域与二元域的区别,分析了导致性能差异的原因.推导了基于对数似然比测度的合积译码算法和EMS简化译码算法,分析了EMS算法中似然比消息的震荡特性,提出相应的抑制震荡的方法.计算机仿真表明,修正型EMS算法能够提高消息收敛特性和纠错性能并降低译码迭代次数.

基于RA结构的多元LDPC码编译码的实现

多元低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码因具有比二元LDPC码更好的纠错性能、更强的抗突发错误能力及能与高阶调制相结合等特点而引起广泛关注.然而,多元LDPC码的诸多优点却被其高复杂度的编译码算法所限制.基于RA结构,构造出了具有快速编码算法的校验矩阵,采用双向递归流水线算法进行编码,并利用改进的EMS算法进行译码,降低了算法的复杂度和运算量,有利于硬件的实现.在加性高斯白噪声信道下,对GF(2)和GF(4)的LDPC码进行了性能比较,同时对GF(4)LDPC码在BPSK和4QAM调制下进行了对比.仿真结果证明了设计的正确性和可行性.

多元LDPC译码器设计

在多元低密度奇偶校验码(NB-LDPC)的扩展最小和译码算法(EMS)中,由于消息向量的递归计算和校验/变量节点信息之间的迭代交换,导致译码器存在较大延迟。针对此问题本文提出了一种新型译码器结构,它优化了校验节点更新单步运算单元,根据前向后向算法规则,以3路单步运算单元完成校验节点更新,硬件资源消耗略有增加,但所需时钟周期约降为一般结构的1/3;并采用全并行运算的变量节点信息更新单元,无需利用前向后向算法将更新过程分解为多个单步运算,消除了变量节点更新的递归计算,且具有低复杂度低延时等优点,并在现场可编程门阵列(FPGA)Xilinx Virtex-4(XC4VLX200)平台上对一个GF(16)域上(480,360)的准循环多元LDPC码进行了综合仿真。仿真结果证明,设计的译码器在较小资源消耗条件下能成倍提高吞吐量。

基于标记分水岭和区域合并的彩色图像分割

针对分水岭算法的过分割问题,设计了一种结合标记分水岭和区域合并的彩色图像分割算法.算法首先根据梯度图像局部极小值的综合信息自适应提取标记,在标记的基础上进行分水岭变换获得初始分割结果;然后结合人眼对区域相似性的实际感知定义了融合颜色距离、方差和边缘信息的综合距离度量,通过综合距离度量控制区域进行快速合并得到高级分割结果.仿真结果表明,新设计的算法能够有效抑制过分割,获得更小的局部一致性错分率,与人工标注的分割结果更为接近.

智能天线中新的波束形成方法

提出了智能天线中三种利用估计得到的信号导向向量直接形成波束的新方法 .根据CDMA信号模型和多径信道模型 ,用码滤波法估计得到用户最强信号 (主径 )的导向向量 ,利用这些导向向量形成恢复期望信号 ,抑制干扰的制约条件 .根据制约条件可直接得到最小二乘 (LS)波束形成方法 ;按照制约条件使输出能量最小得到广义最小方差无失真响应 (GMVDR)波束形成方法 ;在GMVDR方法的基础上引入虚拟信号来进一步抑制旁瓣得到扩展最小方差无失真响应 (EMVDR)波束形成方法 .模拟表明这三种方法都能很好的恢复期望信号、抑制干扰和噪声 。

基于EVSS-LMS算法的三相幅相锁相系统

传统硬件锁相环无谐波畸变抑制能力且只能跟踪单相电压相位,无法有效提取三相正序分量相位的信息。文中为了适应三相电网的数学模型,将传统的变步长最小均方根算法从单输出系统扩展到多输出系统,提出一种三相幅相锁相系统。该系统根据电网电压谐波含量可自适应地调整步长值,从而实现了对谐波干扰有较好的抑制能力;同时,在电压突变等异常情况,对步长值进行重置,提高了对异常情况的处理速度,从而对于电压暂降等场合具有较快的响应速度。实验结果表明,该幅相锁相系统不仅具有较好的谐波和三相不平衡适应能力,而且能近乎无延迟地反映三相系统正序电压分量幅值和相位的变化,可广泛运用于与三相电网相连的电力电子装置。

噪声方差未知情况下多传感器航迹融合

在多传感器信息融合中,已有的航迹融合算法都是在噪声方差已知情况下基于最优的卡尔曼滤波算法的,而实际应用中噪声方差往往是未知的.针对上述问题,基于扩展记忆因子递推最小平方(EFRLS)估计的滤波方程,研究了噪声方差未知情况下集中式、分布式、混合式多传感器航迹融合方法.并对三种航迹融合算法的跟踪性能和卡尔曼滤波融合算法的性能进行了仿真比较.由于多级式多传感器的航迹融合方法可由本文的方法直接推广,所以只需研究两级的情况就可.

二维符号间干扰磁记录信道下的多进制LDPC码的优化迭代译码算法

本文提出一种基于二维符号间干扰磁记录信道下的优化的迭代译码算法。磁记录信道中的2D-ISI由下行方向的符号间干扰和沿轨道方向的轨道间干扰组成,是磁存储系统中严重降低超高密度性能的主要原因。本文使用的编译码方式基于多进制LDPC码,其高速编译码的特性表现出了解决2D-ISI的可能性。在本文中,针对目前的二维符号间干扰的磁记录信道,先在该信道下用多进制LDPC码的BP译码算法实现,判断其性能,再提出一种基于多进制LDPC码EMS算法的优化译码方案。从理论分析和仿真结果表明,无论是在高信噪比或是在低信噪比的环境下,提出的多进制LDPC码的优化迭代译码算法在2D-ISI磁记录信道中保证良好译码性能的同时,相比原有译码算法能有效降低计算复杂度,是更加适合该磁记录信道的译码算法。

基于信道估计的非线性编码系统的信号检测算法

针对非同一分布的输入信号序列,线性分组方法不能设计出最优编码的问题进行研究,提出一种以信道估计为基础,对非线性分组编码进行解码的信号检测方法,将基本的最小均方(LMS)自适应算法推广到对二维空时编码信号的权矩阵自适应迭代估计过程.同时,分析了对输入信号序列编码所生成的非线性编码矩阵之间的相关性,运用解相关LMS自适应算法对时间选择性衰落信道进行估计.在白噪声情况下,根据估计信道和噪声统计量,推导出对非线性编码进行解码的最大似然决策方法.仿真实验表明,扩展LMS方法和解相关LMS方法跟踪时变衰落信道响应都具有较强的快速收敛性和系统稳定性,非线性空时分组编码系统比线性编码系统编码能力提高了2dB,运用最大似然决策方法使系统误码率降低了32%.

智能天线中一种新的三维波束形成方法

提出了用分布于 x?y?z 三轴上的三个阵元估计扩频信号各条多径的来波方向(DOA)的方法,以及用由 x?y 均匀平面圆阵和 z 轴直线阵组成的阵列天线形成 3 维波束的方法。根据 CDMA 信号模型和多径信道模型,用 最大似然(ML)法分别估计出信号到达 3 个阵元的复信道响应,并利用复信道响应的幅角来估计各条多径信号 的 DOA;然后在已有最小均方误差(MMSE)法和最小二乘(LS)法的基础上生成带限制条件的扩展 MMSE(EMMSE)法形成 3 维波束。模拟表明,给出的 DOA 估计方法具有很高的精度,而 EMMSE 方法形成的波束主 瓣窄,旁瓣被抑制,有很高的输出信干噪比。

基于ARMAX模型的子空间辨识算法

针对于子空间辨识算法辨识闭环系统时,由于输入信号与不可测噪声是相关的,往往会得到有偏估计的问题。提出一种采用自回归滑动平均模型(ARMAX)的闭环子空间辨识方法,通过扩展最小二乘方法(ELS)估计ARMAX模型中的马尔科夫(Markov)参数,使用预测的子空间辨识方法(PBSID)获取系统参数矩阵,避免了采用高阶自回归模型(ARX)所导致的过大的估计方差等问题。算法实例验证结果表明,改进方法能够获得较好的闭环系统一致性估计,辨识精度较高,有非常良好的应用前景。