基于基矩阵排列优化算法的非规则准循环低密度奇偶校验码构造

为了提升非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的误码率性能、降低构造算法的复杂度,该文提出一种基于基矩阵排列优化算法的非规则QC-LDPC码构造方法。首先,利用基于外部信息传递(EXIT)图的阈值分析算法得到满足码率和列重要求的非规则QC-LDPC码的最优度分布,然后将围长和短环数量作为新的约束条件对具有最优度分布的码集进行分析,得到具有最优度分布和最少短环数量的最优基矩阵排列结构,最后,根据得到的基矩阵对规则指数矩阵进行置零操作得到目标非规则QC-LDPC码。该构造方法相对于随机构造方法具有更低的实现复杂度,同时可以通过改变算法的参数值实现码长和码率的灵活设计。仿真结果表明,与现有的一些构造方法相比,所提方法构造的非规则QC-LDPC码在加性高斯白噪声(AWGN)信道上具有更好的误码率性能。

基于稀疏二进制序列的低密度奇偶校验码

通过对低密度奇偶校验(LDPC)码构造的研究,提出了一种利用稀疏二进制序列构造规则LDPC码的新颖而简单的方法。在构造中,还提出了奇偶校验矩阵里元素‘1’的分布矩阵的概念。为了确保码Tanner图的最小圈长为8,利用了序列的周期自相关函数和周期互相关函数。通过仿真表明构造的新码在和积算法下进行迭代解码性能优异。由于产生的LDPC码本身固有的准循环结构,还能得到较低的编码复杂度。

非二进制准循环低密度校验码的性能研究

为提高100Gbit/s光通信系统的传输距离,构造了高增益的NB-QC-LDPC(非二进制准循环低密度校验码),这种纠错码构建在伽罗华域上,适合于采用QPSK(正交相移键控)或DQPSK(差分正交相移键控)调制格式的100Gbit/s系统。文章采用对数傅里叶和积译码算法分析了NB-QC-LDPC的误码性能。结果表明,与二进制准循环低密度校验码相比,码长为500、码率为0.8的NB-QC-LDPC,在误码率为10-8时可提供约1dB的编码增益。同样,在误码率为10-8时,若码率从0.9降低至0.8,NB-QC-LDPC能多提供约0.6dB的编码增益,即在低码率时,NB-QC-LDPC具有更好的性能。

非二进制级联码的性能评估

提出了一种非二进制级联码结构,将非二进制LDPC码(码率R=0.9)和Turbo码(码率R=0.5)串行级联,利用非二进制LDPC码在高信噪比时性能较佳,Turbo码在低信噪比时性能较佳的优势,进一步提高级联码在低信噪比和高信噪比的性能.分析了新的级联码系统在白噪声信道的性能,并与RS码和卷积码级联的RS级联码系统、二进制LDPC码和Turbo码级联的二进制级联码系统在高斯白噪声信道的误码性能和复杂度作了比较,仿真结果显示:在纠错能力方面,二进制和非二进制级联码系统的纠错能力大大优于RS级联码系统,非二进制级联码系统优于二进制级联码系统,在复杂度方面,新的级联码系统的复杂度高于RS级联码系统,但与二进制级联码系统相比,复杂度降低了.

一种基于分层译码和Min-max的多进制LDPC码译码算法

该文在现有译码算法的基础上提出一种高效的非二进制低密度奇偶校验码(NB-LDPC)译码方法,充分利用了分层译码算法与Min-max算法的优点,不但译码复杂度低、需要的存储空间小,而且可将译码速度提高一倍。应用该算法,对一种定义在GF(25)上的(620,509)码进行了仿真。该码的仿真结果表明:在相同误码率下,该文译码算法所需最大迭代次数仅为Zhang的算法(2011)的45%。

基于差分进化的非规则LDPC码优化设计

为优化非规则低密度奇偶校验(LDPC)码的度分布,引入差分进化(DE)极值搜索算法,根据差分进化后的最佳成员矢量,确定非规则LDPC码变量点的度分布。基于期望码率和变量点的度分布调整校验点的度分布,获得期望码率下的LDPC码。为提高优化搜索效率,改进差分进化停止准则,从而有效控制进化迭代次数。在此基础上,设计一组加性高斯白噪声(AWGN)信道下的非规则LDPC码。实验结果表明,该方法的译码复杂度低,设计的LDPC码具有较高的噪声门限。

紫外光通信中副载波强度调制的低密度奇偶校验码研究

在紫外光散射通信系统中,脉冲展宽和噪声会对信号产生严重影响。为降低系统误码率、提高通信距离,加入了低密度奇偶校验码(LDPC)进行码元纠错。对比了开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)副载波强度调制的性能,仿真分析了BPSK副载波强度调制下不同编码效率、不同译码方式的LDPC码对非直视(NLOS)紫外光通信系统误码率的影响。结果表明:BPSK副载波强度调制的性能优于OOK调制,编码效率越小的LDPC码的纠错能力越强,置信传播算法和对数似然比置信传播算法译码性能几乎一致,均优于最小和算法。在小角度、短距离时,非直视紫外光通信系统误码率更小,当误码率为6.5×10-6时,LDPC(672,168)码与未编码序列相比,通信距离提高约一倍。

可快速编码的非规则LDPC码度分布优化

可快速编码的LDPC码校验矩阵的结构特殊,所以在其度分布优化时无法使用一般的优化方法。针对两种可快速编码的非规则LDPC码,提出了带有特定约束的差分进化度分布优化方法。首先分析了扩展非规则重复累积码构造法和循环置换矩阵构造法两种可快速编码LDPC码的构造方法,提出了两种LDPC码度分布序列设计的特定约束,然后阐述了非规则LDPC码的密度进化原理,分析了AWGN信道下密度进化的高斯近似,接着结合差分进化方法,将度分布的特定约束转化为度分布序列各分量的相关性描述以便利用差分进化实现度分布优化,最后给出了优化的度分布序列。仿真结果表明,优化的度分布序列优于先前文献的优化结果。

基于LDPC的联合调度译码算法的研究

针对低密度奇偶校验码(LDPC)动态调度中存在的贪婪性以及非动态调度中译码性能低的问题,提出基于动态调度与非动态调度的联合优化算法(ELNWRBP)。该算法合理分配动态调度算法(NWRBP)和非动态调度算法(LBP)权重占比。NWRBP算法提高译码性能,而LBP算法缓解了动态调度中的“贪婪性”问题。两种调度算法联合使用,在译码性能和译码效率之间达到一种平衡。仿真结果和数据表明:在码字为(1296,1/2)、误码率为3×10^(-5)的条件下,相比于NWRBP算法和LBP算法的性能分别提高了约0.15 dB和0.45 dB。

基于CUDA的任意非结构化LDPC码的高吞吐量并行译码设计与实现

由于非结构化的低密度奇偶校验码(LDPC)具有更优异的纠错性能而受到广泛关注,但其非零元素分布较不规律且没有循环或准循环的子矩阵的构造方式,增加了译码器实现的设计难度.本文提出了基于CUDA的译码器设计,用于支持任意非结构化LDPC码的高吞吐量并行译码.利用校验矩阵压缩重排、优化信息存储等手段,设计实现GPU上高效的并行译码内核进行多帧译码.在GTX1660Ti GPU平台上的结果表明,基于TPMP流程的LLR-BP和NMSA译码内核设计吞吐量可分别达到78.88~360.25 Mbps和174.38~1323.75 Mbps,实现了面向任意非结构化LDPC码的高效并行译码.

基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets,EETS)和围长约束(Girth Constraints,GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression,AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。

基于非规则LDPC码的图像传输性能

LDPC码性能非常逼近香农极限且实现复杂度低,具有很强的纠错抗干扰能力,几乎适用于所有信道。在此采用DVB-S2标准中LDPC码的构造和编码方案,重点研究了LDPC码的译码原理,并将其用于加性高斯白噪声信道(AWGN Channel)图像的传输中。仿真结果表明在非规则LDPC码在低信噪比情况下,能为图像传输带来显著性能提高,且系统复杂度低,译码时延短。

光通信中一种准循环非二进制LDPC码的新颖构造方法

在对目前普遍采用的非二进制低密度奇偶校验(NB-LDPC)码校验矩阵的准循环构造方法进行深入研究的基础上,提出了一种基于有限域的NB-LDPC码的立体构造方法,在构建基于有限域的基础矩阵后,运用立体扩展的方式构成循环子矩阵,最终构造出具备准循环特性的非二进制校验矩阵。通过对采用立体构造法构造的NB-LDPC码的性能仿真发现,与基于GF(29)的RS(511,305)相比,本文构造的NB-LDPC码在误比特率(BER)为10-7时可以增加3.3dB的净编码增益(NCG);在BER为10-6时,本文构造的LDPC码与采用传统准循环方式构造的二进制LDPC码、随机构造的二进制LDPC码、基于有限域构造的32进制准循环LDPC码和基于欧式几何构造的64进制的循环LDPC码比较,分别多获得了0.56、0.56、0.03和0.83dB的NCG。通过对本文构造的NB-LDPC码性能仿真发现,这类具有高度结构化的NB-LDPC码不仅具备准循环特性,有利于硬件实现,同时在中短码长情况时展现出较好的纠错性能。

光传输系统中一种新颖的eIRA-QC-LDPC码构造方法

针对光传输系统的特点与要求,基于有限域提出了一种新颖的扩展非规则重复累积准循环低密度奇偶校验码(eIRA-QC-LDPC)构造方法,该构造方法可根据实际需要灵活地调整码长码率,利用此方法构造了一种码率为0.937的novel-eIRA-QC-LDPC(4 599,4 307)码。仿真结果表明:在误码率(BER)为10-7且码率均为0.937的情况下,该novel-eIRA-QC-LDPC(4 599,4 307)码比ITU-T G.975中RS(255,239)码和ITU-T G.975.1中LDPC(32 640,30 592)码的净编码增益(NCG)分别改善了约2.13和1.33dB,比用SCG构造方法构造的SCG-eIRA-LDPC(3 717,3 481)码和基于阵列码构造方法构造的Array-eIRA-QC-LDPC(4 560,4 275)码的净编码增益分别提高了约0.24和0.41dB,距离香农限约1.07dB。因而该构造方法所构造的eIRA-QCLDPC码具有更好的纠错性能,更适合高速长距离的光传输系统。

LDPC编码MC-LDS系统联合因子图的改进PEG设计

作为非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术之一,基于稀疏因子图的多载波低密度序列(Multi-carrier Low-density Signature,MC-LDS)技术由于其译码复杂度较低,可以与同样基于稀疏因子图的低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,LDPC)同时使用。MC-LDS技术的检测算法和LDPC的译码算法都是基于稀疏因子图上的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA),但现有研究中,对于MC-LDS和LDPC稀疏因子图的设计一般独立进行,得到的结果往往不是最优的。为此,提出一种将LDPC与MC-LDS稀疏因子图进行联合分析设计的方法,采用改进的渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)方法,消除了MC-LDS与LDPC联合因子图中各自的因子图之间互相耦合导致的短环,构建了性能良好的联合稀疏因子图。仿真结果表明,对于不同的LDPC码长,所提方案获得了0.5~0.6 dB的性能增益。

基于有限域上乘法群与均衡不完全区组的准循环LDPC码构造

构造低编码复杂度的准循环LDPC码是其在高速数据传输系统中有效应用的关键技术之一。本文通过引入有限域上乘法群,提出了一种新的基于均衡不完全区组(BIBD)的准循环LDPC码的构造算法。算法将基于BIBD的传统构造算法中的加法群替换为乘法群,简化了相应元素位置向量的计算;同时通过校验矩阵扩展(dis-persion)构造出能够抵抗长突发删除错误的好码。仿真结果表明,本算法构造的准循环LDPC码的围长至少为6,能够采用反馈移位寄存器实现线性复杂度的编码;利用和积译码算法进行迭代译码,AWGN与BEC信道下译码性能与随机构造的LDPC码相当。

基于差分进化的IRA码度分布优化

针对一般LDPC码优化方法无法有效实现IRA码度分布优化的问题,提出了特定约束下IRA码度分布的优化方法。结合密度进化的高斯近似算法优化IRA码度分布序列,提取了IRA码检验矩阵构造的特定约束以改进差分进化算法。仿真结果表明,所设计的度分布序列的噪声门限高且搜索时间比改进前减少30%。

基于LDPC码不等保护特性改进的混合重传算法

提出了一种基于非规则LDPC码的不等保护特性改进的混合重传算法UEPB-HARQ(Unequal Error Protection Based HARQ)。通过合理设计LDPC码的校验矩阵,提出了一种整体考虑不同度节点对应重传比例的基于不等保护特性的混合重传算法,从而获得更好的传输性能。

DVB-S2标准LDPC码编码算法研究

随着VLSI的高速发展,低密度奇偶校验码(LDPC)作为一种高效且易于实现的差错控制方法被DVB组织接纳为下一代数字视频广播标准(DVB S2)的信道编码方案。研究了用于DVB S2标准LDPC码的非规则重复累加(IRA)编码算法,重点探讨了该码的生成矩阵特点以及编码的一般步骤,用C语言编写了实现该算法的软件,并进行了性能仿真。仿真结果表明该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。

一种低复杂度NB-LDPC码硬可靠度译码

针对改进迭代硬可靠度(IHRB)大数逻辑译码复杂度高等问题,提出了一种改进迭代硬性可靠性的低复杂度非二进制低密度奇偶校验(NB-LDPC)码的大数逻辑译码算法。在初始化时,对来自信道的接收信息进行可靠度区分;在迭代处理时,使用可靠性大的符号来计算解码算法中其他符号的硬可靠性,同时使用校验方程校验出最可靠的符号,最可靠的符号无需更新,以此降低译码复杂度。仿真结果表明,与NB-LDPC大数逻辑译码算法相比,所提算法在纠错性能和译码迭代复杂度之间提供了有效的折中。对于维度为64的伽罗华域上的NB-LDPC码,与IHRB译码算法相比,其迭代复杂度降低了约51%。