伯努利生成矩阵码中的统计力学性质

从统计物理的角度,结合自旋玻璃理论与复杂网络理论,系统地研究了伯努利系统低密度生成矩阵码的统计力学性质.首先给出系统低密度生成矩阵码的伯努利构造、编译码框架,并讨论节点度分布以及正规图与Erdös-Rényi(ER)随机图的联系.然后研究自旋玻璃理论框架下的编译码模型、码本与微观构型的关系、空腔方法与消息传递方程,提出针对系统码的种群动力学算法来高效分析其渐近性能.最后提出正规图配置模型(Normal Graph Configuration Model,NGCM)生成具有连接偏好性的正规图,研究异配性对置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法性能的影响,并进一步分析其机理.仿真结果表明,种群动力学算法与BP译码算法本质上相同,但前者不局限于某个具体的码,因此在分析码集的渐近性能时更具优势.此外,适当的异配性能够显著提升BP算法在瀑布区的译码性能,获得更低误码率(Bit Error Rate,BER)并且降低译码迭代次数(复杂度).

一类具有低密度生成矩阵的非二元准循环LDPC码

提出一类非二元准循环低密度校验(QC-LDPC)码,其校验矩阵的列重为2.通过精心设计校验矩阵,使得对应的生成矩阵具有一些优良的性质:系统性;准循环;低密度.因此,可通过简单的移位寄存器电路实现低复杂度并行编码.仿真结果表明,提出的码和随机码的性能相当.

扩展卷积码生成矩阵的统一表述

针对在删除卷积码识别过程中缺乏对扩展卷积码先验认知的问题,提出了一种求解母码与扩展卷积码生成矩阵的统一表述方法。通过分析编码器输入输出关系的基本物理意义,先后以(n,1,m)、(n,k,m)作为母码,构建了其与扩展后编码器多项式系数的对应关系模型,归纳和证明了扩展卷积码生成矩阵的统一表述定理。验证结果表明:该定理能够对扩展卷积码生成矩阵实现快速计算,为遍历和重建删除卷积码的删除图样和母码生成矩阵提供方便。

一种基于之型分量码的系统GLDPC码

本文以规则低密度生成矩阵码为基础,构建了一种以之型码为分量码的系统广义低密度奇偶校验(Generalized Low-Density Parity-Check,GLDPC)码,称为ZS-GLDPC码.该码具有线性编码复杂度,可采用和积译码算法实现迭代译码,其译码复杂度低于以汉明码为分量码的GLDPC码.在均匀交织器的前提下,利用联合界分析了该码在高信噪比区域的平均误比特概率,然后利用基于高斯近似的密度进化方法分析了该码的迭代译码收敛门限.仿真结果表明,中短码长的ZS-GLDPC码的性能优于或近于LDPC码和以汉明码为分量码的GLDPC码.

基于LDPC的编码PCM/FM系统及其性能分析

提出一种基于低密度校验码LDPC的编码PCM/FM系统,并对该系统的性能进行分析与仿真。首先介绍接近Shannon限的先进的信道编码技术———低密度校验码(LDPC)信道纠错编码原理和解码算法,而后给出基于LDPC的编码PCM/FM系统方案,最后详细分析并仿真该系统的性能,着重比较未编码、卷积编码和LDPC编码三种系统的性能差异,还对比LDPC的各种不同参数(编码长度、校验矩阵等)对系统性能的影响。仿真表明,基于LDPC的编码PCM/FM系统具有非常优异的纠错性能,比未编码PCM-FM系统性能高出6~8 dB,适合于PCM/FM遥测系统的应用。

基于相似度对系统循环码参数的盲识别

针对系统循环码参数的盲识别问题,提出了一种基于数据挖掘中相似性度量函数的方法。首先,在不同的先验知识下,利用实际序列与随机序列的码重分布相似度差异最大的特性识别码长和起始点,在此基础上,通过优化传统的矩阵化简,由码字多项式与生成多项式的关系设定判定门限T的方式求解生成矩阵,实现了对系统循环码的盲识别。仿真结果表明,该算法在误码率为0.01的条件下识别效果较好。

基于之型分量码的系统非规则GLDPC码

首先提出了一种新型的编码结构——基于之型分量码的系统非规则GLDPC码;其次在加性高斯白噪声信道下利用基于高斯近似的密度进化理论设计ZS-IGLDPC码的度分布序列;最后对ZS-IGLDPC码进行了性能分析。仿真结果表明,中等码长的ZS-IGLDPC码在误码率性能方面有一定的优势。

光通信系统中LDPC码构造方法的研究进展

随着光通信系统的迅速发展,低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码因其纠错能力强、构造方法灵活、译码复杂度低等优点而成为光通信系统中的研究与应用热点。由于LDPC码纠错性能主要取决于其校验矩阵的构造,因而文章针对适用于光通信系统中LDPC码的校验矩阵构造方法展开了综述性研究。文章从LDPC码的概念、校验矩阵及其Tanner图表达方式、影响LDPC码性能的因素以及LDPC码的随机构造方法和结构化构造方法等方面,综述了光通信系统中LDPC码构造方法的研究进展。分析总结了目前适用于光通信系统中LDPC码构造方法研究中亟待解决的关键问题,为今后深入开展相关研究提供理论指导。

一种改进的LDPC码与卷积码级联方案

给出一种改进的LDPC码与卷积码级联方案。LDPC码编码利用消除四环的下三角校验矩阵进行线性编码,在实现快速编码的同时保证较好的性能。在级联系统中,LDPC码采用由短码交织而成的长码,可实现并行译码,获得接近长码的性能。整个方案实现起来复杂度较低、时延小。仿真结果表明在小信噪比状态下,其性能明显优于RS码和卷积码的级联系统。

卷积编码研究

卷积码是一种重要的差错控制编码,由于其性能优且运算较简单,因此在mimo系统中获得了广泛的采用.文章给出了卷积码的编码原理,并详细研究了卷积码的编码过程,最后通过仿真验证了其优良的性能.

可逆QC-LDPC码的构造及其在水声通信系统中的性能

该文提出一种通过合理设置零矩阵构造可逆准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)的方法,解决了传统QC-LDPC码校验矩阵不满秩及编码复杂度高的问题。将循环矩阵对应于有限域中的多项式,利用扩展的欧几里德算法构造可逆校验矩阵,克服了传统QC-LDPC码码率大于设计码率的问题。编码时先将校验矩阵分块,然后利用扩展欧几里德算法回溯求解循环矩阵的逆矩阵,显著降低了编码复杂度。EXIT图证明了译码器的收敛性。仿真表明短码时纠错性能优于随机LDPC码,适用于水声通信系统。另外,将可逆QC-LDPC码应用于ZP-OFDM系统的仿真表明QC-LDPC码能较大地提高水下通信系统的鲁棒性。

基于汉明重量分布的系统分组码识别方法

介绍线性分组码的定义并分析其汉明重量分布特性,根据向量间距离的概念定义汉明重量分布距离,推导随机序列的理论汉明重量分布概率,提出实际序列汉明重量分布概率的统计方法,并利用实际序列的汉明重量分布概率与随机序列的理论汉明重量分布概率之间的距离估计码组长度和起始点,在此基础上,采用高斯消元法估计系统分组码的校验矩阵和生成矩阵。最后对不同长度的码进行识别仿真实验。结果表明,文中方法能够在误码率为10-3的情况下有效识别中短码。

基于SC-LDGM码的随机混合业务传输方案

本文研究了一种适用于随机混合业务的传输方案,其可以对随机到达的不同业务实现不等差错保护,从而满足不同业务对于传输质量的不同需求.该方案的主要优势是,利用一套编译码器满足不同业务基本的质量要求;而对于要求较高的业务,则采用级联外码的技术.另一个有别于传统方法的创新点是,该方案采用叠加的方式实现业务类型标识比特的传输,既不消耗额外的带宽,也不消耗额外的传输能量.仿真结果表明,本文所提出的编译码方案能高效准确地对业务类型进行识别,从而有效地实现随机混合业务的不等保护.

组合码及其检错性能分析

利用组合码的生成矩阵是其对偶码的校验矩阵,得出了组合码的对偶码的最小距离>1; 并求出了组合码的一些性质和重量分布及一些组合码是最佳检错好码.

一种基于LDGM码的有损信息压缩方法

利用多边缘二分图代替传统的三分图,实现对低密度生成矩阵码(Low density generator matrix codes,LDGM码)的描述。基于多边缘二分图,提出多边缘置信度传播算法和滤波衰减消解方法,实现基于LDGM码的二进制信息压缩编码。仿真结果表明,该算法具有近香农限的压缩性能,并具有较低的复杂度。

基于LDPC码和Rao-Nam体制的图像加密方法

为实现图像的纠错码加密,解决图像传输中安全和可靠性问题,提出一种基于LDPC码的Rao-Nam体制的图像加密方法。首先,将图像进行位平面分解;其次,利用混沌系统生成置换矩阵S、P和错误图样E,并与LDPC码生成矩阵G作为私钥;最后对Rao-Nam私钥加密体制进行修正,并用其对位平面矩阵加密得到密文图像。通过实验仿真测试,表明该方法对明文和密钥敏感性强,密钥空间大,具有良好的加密效果和较强的抗信道噪声能力,且对受损密文能较好恢复。

光通信中基于BIBD对QC-LDPC码的一种新颖构造方法

为了满足光通信对纠错码高码率和低误码率的要求,基于平衡不完全区组设计(BIBD)、循环矩阵分解和循环置换矩阵,提出了准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的一种新颖构造方法。该方法利用Bose的第二类方法来构造低密度校验矩阵,并对其进行循环列分解得到相应的模板矩阵,再利用合适的循环置换矩阵对其进行扩展。采用该方法所构造的QC-LDPC码具有良好的结构,且可根据实际需要来灵活地选择调整码长和码率。仿真分析表明:在误码率为10-6时其码率均为93.7%的情况下,用该方法构造所的新颖QC-LDPC(20208,18948)码比ITU-T G.975中RS(255,239)码的净编码增益(NCG)改善了约2.2 d B,且比ITU-T G.975.1中LDPC(32640,30592)码的NCG改善了约1.6 d B。因此该方法所构造的QC-LDPC码具有更好的纠错性能,更适合高速长距离的光通信系统。

近香农容量限的低复杂度Polar-LDGM码构造方案

针对Polar码性能收敛速度慢和低密度生成矩阵(LDGM)码存在高错误平层的问题,在保持这两种码的低编码复杂度和低译码复杂度不变的前提下,提出了一种将Polar码作为外码,LDGM码作为内码的串行级联Polar-LDGM编译码设计方案,使之可以接近二进制输入加性高斯白噪声(BI-AWGN)信道香农容量。通过对Polar-LDGM编译码系统模型的仿真,得到了近优的内外码编码速率组合与近优的内码码重。仿真结果表明,上述方案在保证低复杂度的前提下,可以获得良好的比特错误率(BER)性能,并可以有效地降低LDGM码错误平层。

CCSDS标准信道码技术

随着太空资源的研究与开发,深空通信技术受到越来越广泛的重视。空间数据系统咨询委员会(CCSDS)逐步为深空通信中遥控遥测及高级在轨系统(AOS)制定了一系列推荐性标准。介绍了深空通信信道研究的意义,其信道特点决定了低信噪比条件下信道码对深空通信可靠性的重要作用。分析了该标准中各类信道码技术,探讨了信道码性能,为该标准的工程应用提供参考。

基于LU分解的LDPC编码改进算法研究

为了使低密度奇偶校验码(Low Density Parity-check Code,LDPC)的校验矩阵H满足系统码的形式,同时降低校验矩阵的复杂度,减少编码时的存储空间,提出改进的优化准则,设计一种基于LU分解的算法。通过用全主元策略对校验矩阵进行高斯消元、行列交换等调整,使之具有系统码的形式,分解后得到的矩阵具有更好的稀疏性,从而可以进一步简化编码设计、减小存储空间占用和降低计算复杂度。所采用的算法与校验矩阵的构造无关,对性能无影响,且利于硬件实现,具有较好的应用前景。