基于BEC故障模型下的极化码SC译码算法研究

为减少在实际的硬件实现过程中极化码连续删除(SC)译码由于自身硬件因素引发的译码错误,构造了一个简单的基于二进制删除信道(BEC)的故障模型,在该模型下在任何码元速率下都不可能实现完全可靠的通信。针对此故障模型,提出了一种非均匀错误保护方案,并通过仿真验证,表明该方案在可忽略的硬件开销的情况下,显著地改善了连续删除译码在故障二进制删除模型下的译码性能。

二元稀疏卷积纠删码

针对6G无线通信中低延迟、高可靠的要求,提出了二元稀疏卷积纠删码方案,用于二元删除信道中的信息传输。该编码方案是卷积码和低密度校验码的结合。将数据包进行平均分组,然后用分块为系统低密度校验码的生成矩阵、二元随机矩阵和零矩阵的生成矩阵对数据包分组进行卷积编码。在译码时,信宿可以一边接收一边译码;若一个数据包译码失败,信宿可在接收到后续数据包后将该数据包中的信息一同译出。在该编码方式下,分析了系统的平均包时延和平均最大包时延,并且通过仿真验证了分析结果的正确性。仿真同时也表明在相同的可靠性下,二元稀疏卷积纠删码比系统低密度校验码提高了约30.8%的传输速率;在相同的码率下,二元稀疏卷积纠删码码比Raptor10码具有更高的可靠性。因此,二元稀疏卷积纠删码可用于有低时延、高可靠需求的场景。

关于纠删码的研究与进展

该文简述了几类纠删码的纠删原理,系统地综合分析了各类纠删码的优缺点及其相互区别与联系,证明了若选取MDS(Maximal Distance Separable)码作为纠删码,只要接收者接收到源数据个数的数据,就能恢复原来的源数据。分析结果表明:复损码以及旋风(Tornado)码不仅能以线性时间可编码和可成功地译码,而且能以任意接近删除信道容量的速率进行传输,最后指出了目前复损码的研究中需要解决的一些问题,这些分析和结论为进一步研究纠删码提供了理论基础和新的思路。

基于存储机制的LT码编译码方法

提出一种基于存储(memory-based,MB)机制的Luby变换码的编译码方法,来实现信息在二进制删除信道(binary erasure channel,BEC)中的可靠传输。首先,发送端的编码器采用泊松鲁棒孤子分布(Poisson-robust soliton distribution,PRSD)产生普通编码包,同时产生携带存储信息的"存储包"。然后,源源不断在BEC中发送编码包和"存储包"给接收端。接收端的译码器根据接收到的"存储包"的数量不同,采取不同方式对输入包进行译码。如果"存储包"全部被接收,则所有输入包都能通过"存储包"中的存储信息直接获得;如果部分"存储包"丢失,则结合"存储包"和置信传播(belief propagation,BP)算法进行译码;如果所有"存储包"丢失,则仅采用BP算法进行译码。仿真结果表明,相比LT码的传统编译码方法,采用PRSD-MB方法可以大大降低误比特率,提高编译码效率。

一种改进的LT码置信传播译码

在删除信道上,短信息字长度的LT码采用置信传播译码算法性能较差。提出了一种改进的置信传播译码算法,此算法在置信传播译码失败时只需运用高斯消元法确定少数猜测比特就可实现成功译码。仿真结果显示,相比于置信传播译码,改进的置信传播译码算法在增加少量译码运行时间的代价下获得较大的译码性能改善。

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。

信道噪声对量子信息分离的影响

文献[7]给出了一个三者之间利用四粒子团簇态作为量子信道实现单粒子量子态的量子信息分离的方案。在此方案的基础上,分析了经典噪声信道对这个量子信息分离方案的影响。通过利用二元对称信道以及二元删除信道,得到了信息分离成功概率与经典信道噪声系数之间的关系。除此之外,还研究了量子噪声信道对此方案的影响。在振幅阻尼信道或者去极化信道上进行量子信息分离的过程中,量子纠缠信道将会发生退相干,从而导致量子信息分离质量的下降。文中给出了量子信息分离保真度与噪声系数以及所传送量子态系数之间的关系刻画。

基于系统Raptor码不等差错保护的图像压缩传输

该文提出一种在无线信道上进行图像传输的方案。喷泉码具有码率无关性,无需反馈信道,降低了系统复杂度。然而,传统喷泉码存在译码效率低、信息恢复质量对噪声敏感的问题。该方案基于系统Raptor码,在信道条件理想的情况下无需译码,提高了译码效率;引入不等差错保护(UEP)特性,根据信息重要性进行码率优化,使系统在不同信道环境中具有更好的稳定性。实验结果表明,在二进制删除信道信道(BEC)下,与传统纠错码和LT码及采用等差错保护(EEP)的Raptor码相比,该方案可显著提高传输的可靠性,获得更好的图像恢复效果。

LT码的一种BP／ML混合译码算法

针对LT码在短信息字长度时采用置信传播（BP）译码和最大似然（ML）译码存在大的性能差异问题，提出了一种BP／ML混合译码算法来实现Ⅱ码在二进制删除信道（BEC）中译码复杂度和性能的合理折中。此算法在BP译码失败时只需运用ML译码确定少数猜测比特就可实现成功译码。仿真结果显示，相比于BP译码，BP／ML混合译码的译码运行时间增加量少于50％，其仍远小于ML译码的译码运行时间。另一方面，BP／ML混合译码大大减少了译码失败概率，当译码开销大于10％时，BP／ML混合译码的性能接近于ML译码。

一种基于反馈的喷泉码安全传输方法

针对维纳窃听模型下喷泉码安全传输方法对合法信道质量优势要求高的问题,引入反馈设计了一种喷泉码安全传输方案。在二进制删除信道模型下,合法接收端以一定间隔向发送端反馈输入符号解码情况,发端编码器据此对编/解码过程进行更新,尽可能削弱窃听者端前后译码过程的联系,实现合法信道的质量优势不断累积。实验仿真证明,在同等信道条件下可以有效降低窃听者端输入符号的译出率,且当合法信道与窃听信道质量接近时方案性能提升更为明显。

一种用于LT码的新型联合度分布设计方法

为提高LT码的性能,提出一种用于LT码的新型联合度分布设计方法。将鲁棒孤子分布和改进的幂律分布结合,利用黄金分割算法对基于联合度分布函数的可译集函数进行优化搜索,找出使LT码具有更好译码性能的参数。仿真结果表明,在二进制删除信道的不同删除概率下,联合度分布与鲁棒孤子分布和无标度LT码相比,具有更好的编译码性能。当删除概率为0时,相较于鲁棒孤子分布,联合度分布译码开销可节省2.23%~7.62%,编译码所消耗的时间缩短9.46%~28.57%。

WSN中一种基于过采样的数据可靠收集方案

数据收集问题是无线传感网中的一个研究热点。针对现有的数据收集方法没有考虑在BEC中数据传输的丢失现象,导致数据收集精度低下的问题,利用压缩感知理论,提出一种基于过采样的数据可靠收集方案。首先基于伪随机采样策略构造得到初始的感知矩阵Φ,然后BEC被建模为丢失概率为p的贝努利分布,最后基于信道丢失概率自适应地增加感知矩阵Φ的行数,即采用过采样来实现对节点数据的投影操作,从而保证即使投影值的传输出现丢失也能在sink处精确地恢复出原始数据。理论分析和仿真实验结果表明,该方法在BEC中是有效的,在数据重构精度以及网络生命周期等方面要优于传统的方法。

基于分解的QC-BIBD-LDPC码

在分析Bose平衡不完全区组设计的基础上,对其关联矩阵进行列分解,给出了准循环低密度校验码的一种仿真实现。仿真结果表明,利用此种方法构造的LDPC码具有性能接近随机构造的最优LDPC码,并且编码简单,只需用反馈移位寄存器以线性的复杂度实现。

Raptor码译码算法的改进方案

喷泉码是一类重要的纠删码,特别是Raptor码,由于其非固定码率、逼近信道容量、可以有效纠删等方面的内在特点,非常适合作为应用层FEC而使用到各类系统中。主要就Raptor码的译码算法展开深入的讨论,在介绍现有译码算法的基础上,提出了Raptor码译码算法的优化思路,它能更好的平衡译码失败率和译码计算复杂度两个指标之间的关系,以更好的适用于某些特定应用场景的需要。