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。

消息复用下的空间耦合LDPC码窗译码优化算法

空间耦合低密度奇偶校验(Spatially Coupled Low Density Parity Check,SC-LDPC)码由于其奇偶校验矩阵呈现对角带非零项的特点,采用窗译码可获得较低的时延及复杂度。针对SC-LDPC码窗译码性能损失、译码复杂度依然较高的问题,提出了消息复用(Message Reuse for Window Decoding,MR-WD)算法和动态多目标符号输出(Dynamic Multi-target-symbol Output for Window Decoding,DMO-WD)算法。消息复用算法以外部对数似然比值作为边信息传入窗口,与传统窗译码相比,译码性能得到了提升,译码复杂度降低。动态多目标符号输出算法在连续若干个窗口均满足奇偶校验方程判定为零时,增加目标符号的输出数量,反之减少目标符号的输出数量。该算法在误码率损失可忽略不计的情况下降低译码复杂度最大达20%,且在动态多目标符号窗译码中使用消息复用更新边信息时,相比于传统窗译码性能提升约0.2 dB,复杂度下降约35%。

速率无损失的空间耦合LDPC码

空间耦合(spatially coupled)LDPC码为通信系统提供了一种全新的接近容量限的方式,但在耦合过程中需要额外添加校验节点,因此存在一定的码率损失.为了消除码率损失,提出了一种新型的耦合方式,首位置变量节点的边展开方式不变,中间位置的边连接到前一个位置的校验节点并依次向后展开,末位置的边与首位置的边成对称分布,从而得到了一种无需添加额外校验节点,码率无损失的SC-LDPC码变体结构.在AWGN信道中通过外部信息转移(extrinsic information transfer)理论分析及误比特率性能仿真,结果表明:相对于SC-LDPC码的传统结构,本文提出的SC-LDPC码变体结构在链长较短时不仅能避免码率损失,并且具有更优的阈值和译码性能,在未来通信系统中更具优势.

空间耦合LDPC码在AWGN信道下的性能分析

空间耦合LDPC(Spatially Coupled LDPC,SC-LDPC)码由于阈值饱和特性,被证明是未来无线通信系统的有力候选码型。SC-LDPC码是一种卷积LDPC码,在二元无记忆对称信道下采用置信传播译码算法时具有逼近香农限的性能。对SC-LDPC码的构造及其经典的置信传播译码算法进行了阐述,并在加性高斯白噪声信道下进行了性能仿真和分析。仿真结果表明,SC-LDPC码的约束长度越长或最大迭代次数越大,其性能就越逼近香农容量限。SC-LDPC码在误码率为10-5、最大迭代次数为100时,码长20000比码长10000大约有0.68 dB的增益;在误码率为10-5、码长为10000时,最大迭代次数100的SC-LDPC码比最大迭代次数10的码大约有0.66 dB的增益。仿真结果有效验证了SCLDPC码在无线通信系统中的良好性能。

码率兼容空间耦合LDPC码编码器与译码器设计

为了实现不同信道条件下的信道编码硬件实现方案,本文构造了一种码率兼容的空间耦合低密度奇偶校验(SCLDPC)码,并进行了编码器与译码器的现场可编程门阵列(FPGA)实现。编码器采用部分校验子前项编码算法进行不同码率的快速递归编码。译码器采用最小和算法,结合分层译码结构完成译码。该设计在Xilinx xc7k325tffg900-2芯片上进行测试,实现了3种不同码率的空间耦合LDPC码的编码与译码功能,具有良好的译码性能和较低的资源占用率。

一种基于有限域的二进制和多进制空间耦合LDPC码构造方法

空间耦合LDPC (Spatially-Coupled LDPC, SC-LDPC)码由于阈值饱和特性,被证明是未来无线通信系统的有力候选码型。SC-LDPC码是一种卷积LDPC码,在二元无记忆对称信道下采用置信传播算法时具有逼近香农限的性能。本文提出了一种构造二进制和多进制空间耦合LDPC码的统一方法。基于有限域GF(q)上的本原元、加法子群、乘法子群,构造了6类二进制和多进制空间耦合准循环LDPC码(Spatially-Coupled Quasi­Cyclic LDPC, SC-QC-LDPC),用此构造的LDPC码的围长至少为6。

对抗错误传播的SC-LDPC码多目标符号窗译码算法

空间耦合低密度奇偶校验(Spatially-Coupled Low-Density Parity-Check,SC-LDPC)码具有阈值饱和的优良特性,其校验矩阵仅在对角带存在非零符号,且对角带区域具有周期性、半无限特性,该结构适用于窗译码。论文针对窗译码复杂度较高的问题,提出多目标符号窗译码算法,在每个窗口完成译码后,增加目标符号输出数量与窗口滑动的步长,仿真表明该算法可以大幅降低复杂度。但多目标符号窗译码由于校验矩阵对角带信息迭代减少,易受错误传播的影响,为此论文提出动态调参算法对抗错误传播,在检测到先前连续若干个窗口未能正确输出码字,增加后续窗口的迭代上限或窗口尺寸,仿真表明该算法可有效降低误码率最高达0.14 dB。

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。

TB-SC PLDPC编码的DCO-OFDM系统中新型比特交织方案设计

基于TB-SC PLDPC编码的DCO-OFDM系统,首先根据子载波的不等保护特性,提出了一种新型的载波匹配映射方案,以改善系统的性能;其次,基于改进的PEXIT算法,分析了TB-SC PLDPC码在3种不同交织方案下的译码门限值;通过理论分析可知,在16-QAM和64-QAM调制下,提出的新型载波匹配映射方案能使TB-SC PLDPC码分别在15.52 dB和19.24 dB处收敛;而采用变量点匹配映射和连续映射方案则需要更大的信噪比.仿真结果表明,提出的新型载波匹配映射方案的性能更优于变量点匹配映射和连续映射方案.

仿射置换矩阵结构下的高性能SC-LDPC码

空间耦合(SC)低密度奇偶校验(LDPC)码的卷积结构在带来卷积增益的同时也引入了记忆结构。对于采用滑动窗译码的SC-LDPC码,前面的译码错误信息会影响后面的译码,尤其是对耦合长度较长的SC-LDPC码,容易引起误码扩散。因此,SC-LDPC码比传统的LDPC块码对结构设计的要求更高。为了提高设计空间和性能,提出用仿射置换矩阵(APM)替代传统的循环位移矩阵构造SC-LDPC码。通过实验发现并证明了APM-LDPC码结构具有全环和非全环现象,且非全环现象仅出现在APM-LDPC码中。应用非全环现象构造的APM-SC-LDPC码能显著降低短环数量和误码平层,在瀑布区有明显优势。