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。

空间耦合低密度奇偶校验码的深度迭代译码算法设计

空间耦合低密度奇偶校验(spatially coupled low density parity check,SC-LDPC)码在次最优迭代译码算法下能够达到最大后验概率(maximum a posterior,MAP)译码性能,但其优异的性能需要在码长很长迭代次数很多时才能实现。当采用传统迭代译码算法时,实现的复杂度将以指数增加,无法应用。为有效降低译码复杂度,滑窗译码算法被应用于空间耦合LDPC码的译码,但由于引入窗口截断,会造成译码性能的损失。针对上述问题,结合深度学习技术提出了一种空间耦合LDPC码的深度迭代译码算法。通过在消息传递过程中引入权重系数并采用深度神经网络对其进行训练获取权重系数,以此优化消息的可靠性度量值,从而加快译码收敛速度,提升译码性能。仿真结果表明:当传输在加性高斯白噪声信道时,所提的深度迭代译码算法在相同迭代次数下的译码性能均优于传统迭代译码算法和滑窗译码算法。

块衰落信道下串联多链空间耦合LDPC码设计

为改善空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能,基于空间耦合低密度奇偶校验码的原模图结构特性,提出一种能够实现满分集的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集。该码集通过交换各子链相同位置上变量节点的边连接将多条子链进行耦合,使不同衰落块之间具有强相关性,从而能有效地避免由于信道深衰落引起的中断。根据原模图外信息转移算法,分析了该码集的无限长性能,并进一步通过置信传播译码算法得到该码集的有限长性能。仿真结果表明,所提出的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集能够有效地提升空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能。

窗口大小自适应的空间耦合LDPC码译码算法

空间耦合低密度奇偶校验(Spatially-Coupled Low-Density Parity-Check,SC-LDPC)码具有接近香农限性能,基于置信传播译码算法,窗口译码(Windowed Decoding,WD)能够获得较小延时的同时也存在一定的局限性。为了进一步提高WD的译码性能,对SC-LDPC码的窗口译码算法提出了提前终止译码和动态调整窗口大小相结合的改进方法。该方法监测窗口大小的动态变化及相应窗口的平均迭代次数,通过加性高斯白噪声信道下的仿真分析,与传统窗口译码相比,其误码率降低,且计算复杂度更低。

窗口可变的空间耦合LDPC码滑窗译码算法

空间耦合低密度奇偶校验码采用滑动窗口译码能够以较小的译码延迟获得较好的译码性能。为进一步提高其滑窗译码性能,提出一种窗口扩展改进方案。与传统的滑窗译码相比,该方案的窗口大小可以根据目标符号的平均对数似然比而变化。在当前窗口的迭代译码过程中,若目标符号的平均对数似然比小于预设阈值,则译码窗口大小加1后重新进行迭代,重复此过程,直至目标符号满足阈值条件或达到窗口大小的最大值,然后在新的窗口大小下译码目标符号。该方案可以在译码性能、复杂度和延迟之间进行折中权衡。在加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,该方案可以显著提高空间耦合低密度奇偶校验码的滑窗译码性能。

空间耦合LDPC码的分层译码算法

针对长码长空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码译码时延较长的问题,该文提出了分层滑动窗译码(LSWD)算法。该算法利用SC-LDPC子码码块的准循环特性和滑动窗内校验矩阵的层次结构,通过在滑动窗内对校验矩阵进行分层处理,优化层与层之间消息传递,从而加快窗内译码的收敛速度,减少了译码迭代次数。仿真和分析结果表明:在相同的信噪比(SNR)条件和相同的误码性能要求下,LSWD算法所需的迭代次数少于滑动窗译码(SWD)算法,特别在高信噪比下,LSWD算法的迭代次数约为SWD算法的一半,从而有效缩短全局译码时延;在相同译码迭代次数下,LSWD算法的译码性能优于SWD算法,而其计算复杂度增加不大。

瑞利衰落信道中SC-LDPC码滑窗译码算法

空间耦合低密度奇偶校验码的滑窗译码具有译码延迟低、复杂度低、所需存储空间小等优点,成为近期研究热点。但目前的研究大都专注于高斯信道。在瑞利衰落信道下,提出了一种根据信道状态信息来扩展译码窗口大小的改进方案,其中采用信噪比估计来获取信道状态信息。在译码过程中,若当前窗口的平均接收信噪比小于预设阈值,则扩展译码窗口的大小后重新迭代。重复上述过程直至当前窗口的平均接收信噪比大于预设阈值或窗口大小扩展到其最大值。最后基于扩展后的窗口进行译码。仿真结果表明,空间耦合低密度奇偶校验码的滑窗译码在瑞利衰落信道下具有较好的性能,且该算法的性能明显优于传统的滑窗译码算法。

BEC上基于内插算法的多元SC-LDPC码BP译码波速度分析

针对多元空间耦合低密度奇偶校验(Spatially-Coupled Low-Density Parity-Check,SC-LDPC)码在二进制擦除信道(Binary Erasure Channel,BEC)上置信传播(Belief Propagation,BP)译码的译码波速度分析复杂度较高的问题,提出了内插密度演进(Density Evolution,DE)算法。内插DE算法利用一维函数在非耦合DE递归式的不动点间插值密度来近似表示轮廓译码(Decoding Profile,DP),避免了高维耦合DE递归式的迭代,从而降低了计算复杂度。仿真和分析结果表明,在相同的度分布和信道条件下,内插DE算法计算的译码波速度与传统的耦合DE算法计算的译码波速度误差在[0,0.05],特别在信道删除概率为耦合DE算法的BP阈值时,两者测得速度相等;由内插DE算法计算所得的BP阈值与耦合DE算法的BP阈值相等。

面向HQC-LDPC码构造的层次化移位算法

基于空间耦合(spatially-coupled,SC)LDPC和准循环(quasi-cyclic,QC)LDPC码,提出了一种层次化移位算法,通过分层设置每层单元块的循环移位,构造了一种具有层次化的准循环低密度奇偶校验(hierarchical quasi-cyclic low-density paritycheck,HQC-LDPC)码,可有效消除权重为2的QC-LDPC码中存在的不可避免的8环。仿真实验结果表明,所提出的层次化移位算法不仅可消除短环,而且在缩短码长50%～70%的基础上,可展现较优的"瀑布区"和"平谷区"的纠错性能。

高斯白噪声信道下SC-LDPC码的结构设计

为了优化空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码在加性高斯白噪声信道下的性能,改变了其边缘扩展规则,将规则SC-LDPC码原模图上变量节点的边连接到与其相对应的前一个位置的校验节点上,提出了一种新型的空间耦合结构.对其基矩阵、码率、度分布及译码复杂度进行分析,结果表明,与传统的SC-LDPC码相比,链长相同时,新结构的码率有所提高,校验节点的度分布变大.最后通过BP译码验证了提出的空间耦合新结构译码性能的优越性.