3×3核矩阵极化码的BP译码算法

相比于2×2核极化码,3×3核极化码的码长更加丰富以及有着更高的极化速率。同时,极化码的置信传播(Belief Propagation, BP)算法相比于传统串行消去(Successive Cancellation, SC)译码算法具有更低的延时。将2×2核极化码的BP译码算法推广至3×3核。获得了3×3核内部最小计算单元的信息更新公式;基于信息更新公式,给出了3×3核的BP译码算法。仿真结果表明,对于3×3核极化码,BP译码算法相比于SC译码算法,在中低信噪比下性能要优于SC译码算法。在译码性能相当的条件下,BP译码算法有着更低的译码延时。

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).

分组衰落信道下LDPC的一种带信道估计的改进Belief-Propagation算法

该文首先通过仿真证明了LDPC(Low Density Parity Check code)在分组衰落信道下,以通常的 Belief-propagation算法译码,具有较好性能。然后基于算法的特殊迭代特性,提出分组衰落信道下,在每一迭代步 骤中结合信道估计的改进的Belief-propagation算法。仿真证明,该算法可以有效地减少译码迭代次数。

Jointly-check iterative decoding algorithm for quantum sparse graph codes

For quantum sparse graph codes with stabilizer formalism, the unavoidable girth-four cycles in their Tanner graphs greatly degrade the iterative decoding performance with standard belief-propagation （BP） algorithm. In this paper, we present a jointly-check iterative algorithm suitable for decoding quantum sparse graph codes efficiently. Numerical simulations show that this modified method outperforms standard BP algorithm with an obvious performance improvement.

多用户大规模LDPC-SM-MIMO联合分层消息传递检测

对于多用户大规模空间调制多输入多输出(Spatial Modulation Multiple Input Multiple Output,SM-MIMO)系统,消息传递检测(Message Passing Detection,MPD)是常用的检测算法,但其复杂度较高。针对该问题,引入基于分层消息传递机制的分层MPD(Layered MPD,LMPD)算法以加快算法收敛速度,降低算法复杂度。进一步,将低密度奇偶校验码(Low-density Parity-check,LDPC)与SM-MIMO系统相结合,提出联合LMPD-BP(Joint LMPD Belief Propagation,JLMPD-BP)算法,LMPD算法可利用BP算法反馈的概率信息,提升系统检测性能。理论分析与仿真结果表明:与传统MPD算法相比,LMPD算法在不损失误码率性能的前提下可加快算法收敛速度,当信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)为4 dB时,MPD算法需3次迭代才能达到收敛,而LMPD算法仅需2次迭代即可收敛;同时,通过与LDPC码结合,JLMPD-BP算法极大地降低了系统误码率,如在迭代次数为(2,2,2)、SNR=2 dB时,与迭代次数为(4,4,0)的LMPD-BP算法相比,JLMPD-BP算法的误码率由10-2降至5×10-3。

低密度校验码研究及其新进展

对低密度校验 (LDPC)码的基本原理进行了介绍 ,包括了它的基本特性、编码方式以及可信传播迭代译码算法 .在非规则图上构造的低密度校验码和GF(q) 域上构造的低密度校验码是近年来新的研究成果 .文中对这两种性能优异的编码方法的性能和特点进行了分析 ,并对低密度校验码今后研究的重点和方向提出了展望 .

一种改进的基于部分信息喷泉码度分布设计

与传统的喷泉码相比,基于反馈信息的喷泉码可以有效降低译码开销,其编码所采用度分布则是喷泉码设计的关键,本文提出一种适用于反馈喷泉码的基于部分信息度分布构造方法.该方法首先提出具有较小译码开销的最佳单项式度分布函数,并将其与传统的SRSD度分布相结合,然后通过参数调整可以获得修正后的ISRSD度分布函数.仿真结果表明在已知部分信息的喷泉码中,与传统的SRSD度分布函数相比,采用ISRSD度分布函数进行编码使其性能得到明显的提高.

PCGC码低复杂度译码算法的研究

PCGC是一种将LDPC码运用于并行级联编码形式的信道编码,它的译码采用的是修改后的双层迭代BP(beliefpropagation,置信传播)译码算法.这种译码算法的性能较好,但运算复杂度高,不利于硬件实现.该文介绍两种低复杂度的PCGC迭代译码算法,并通过仿真验证了算法具有非常好的性能.

系统极化码的置信传播译码性能分析

置信传播(BP)算法可以为系统极化码提供软信息作为判决依据,也可以为系统极化码在级联迭代译码中提供交换软信息。在详细描述基于信道极化结构的置信传播算法基础上,比较了系统极化码在软信息判决方法和极化编码判决方法下错误率性能的差异。仿真结果表明,软信息判决方法可以提高系统极化码的误比特率,在高信噪比下误帧率方面也略有提高。

一种改进的卷积LDPC码置信传播译码算法

针对卷积LDPC码译码时延长的问题,提出了一种高效的译码算法.在每步迭代过程中运用反馈消息,能更加有效地更新变量节点消息,并采用比重因子法减小了由于因子图中环的存在而产生的误差传播,从而大大减少了译码迭代次数,提高了译码的收敛速度.仿真结果表明,该译码算法减小了5/8的译码时延,并降低了译码复杂度,同时获得了比现有的置信传播算法更好的纠错性能,而且在相同的迭代次数下,本算法在BER为10-6时获得了0.16 dB的增益.

基于LDPC码的数字图像水印算法研究

传统的数字水印不具备抗比特攻击能力,本文提出一种基于LDPC码的数字水印算法,对水印图像编码,可抵御比特攻击。水印图像在进入高噪声信道前需要进行LDPC编码。本文给出了LDPC码的编码结构,可传播置信解码算法。通过仿真结果表明,该算法降低了水印图像在传输中的误码率,具有较强的鲁棒性。

一种改进的无线光通信LDPC码译码算法

针对无线光通信中低密度奇偶校验码(LDPC)置信传播(BP)译码算法复杂度高及置信度振荡造成译码错误等缺点,基于对数BP算法提出了一种改进的译码算法。改进的译码算法在校验节点运算时,判断输入到校验节点消息的最小值与某个门限的大小,根据比较结果,分别用消息最小值或若干个最小值进行运算,在损失很少性能的情况下降低了运算复杂度;同时在比特节点采用振荡抵消处理运算,提高了算法的性能增益。最后在对数正态分布湍流信道模型下,分别对比特充分交织和交织深度为16的情况进行了仿真实验。仿真结果表明,改进的译码算法与BP算法相比,大幅度降低了计算复杂度,而且译码性能有一定的优势,收敛速度损失很少;而相对于最小和算法,改进的算法虽然译码复杂度有所增加,但误码率性能有明显的优势,并且收敛速度也优于最小和算法。因此,改进的译码算法是无线光通信中LDPC码译码算法复杂度和性能之间一个较好的折中处理方案。

IRA码简化译码算法的研究

不规则重复累计码BP译码算法具有接近Shannon限优越性能,但具有较高的复杂度。为了降低复杂度,提出了IRA码最小和算法和曲线折线化算法。最小和算法具有简单、容易实现的特点,但使译码性能较大幅度地降低。曲线折线化算法使循环译码算法在复杂度和性能之间取得了较好的折衷。仿真结果表明,曲线折线化算法在复杂度大幅度降低的情况下性能接近BP算法。

LDPC码的信道自适应迭代译码算法

中短长度LDPC码采用BP迭代译码时,在低信噪比区,大量的经过多次迭代仍不能纠正的错误帧造成了平均迭代次数的大大增加;在中高信噪比区,比特对数似然比值的振荡造成了译码性能的降低。为了减少低信噪比区的平均迭代次数,提高中高信噪比区的译码性能,本文提出了一种LDPC码的信道自适应迭代译码算法。该算法采用基于校验和错误模式的预判决机制和消息加权平均算法,通过低信噪比区预判决机制的主导作用来减少平均迭代次数,通过中高信噪比区消息加权平均算法的主导作用来抑制因比特LLR值振荡而形成的错误帧,从而实现译码算法与信道变化特征的自适应,提高了译码效率。仿真结果显示,相对于BP译码算法,该译码算法在低信噪比区减少了平均迭代次数而译码性能没有显著变化,在中高信噪比区提高了译码性能而平均迭代次数没有明显增加。

LDPC码的不可检测译码错误分析

纠错性能良好的LDPC码同时具有良好的检错性能。本文介绍了LDPC码的不可检测译码错误概率上限,讨论了不可检测译码错误与码参数的关系,提出对于特定构造的LDPC码,在基于AWGN信道传输和置信传播迭代译码时,可以应用迭代过程中连续消息的密度进化来分析不可检测译码错误概率,并给出了一些短码长高码率情况下的仿真结果。

极化码置信传播算法早期终止准则的研究

适用于极化码置信传播(Belief-Propagation,BP)算法的早期终止准则研究具有实际意义。本文提出将循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)作为极化码BP算法的早期终止准则(简称为BP-CRC),当BP算法迭代次数大于门限后,如果信源估计值符合CRC校验,提前终止迭代;否则,就按固定迭代次数执行完BP算法。(1024,512)极化码通过二进制输入高斯白噪声信道后,提出的BP-CRC与基于生成矩阵G的早期终止准则(简称为BP-Gmatrix)做对比。仿真结果表明:在译码性能上,BP-CRC与原始BP算法基本一致;在平均迭代次数减少的效果上,和BP-Gmatrix一致;随着信噪比的增大,两者平均迭代次数减少的次数更明显。CRC比生成矩阵G检测的计算复杂度更低。平均迭代次数的减低,可以有效降低BP译码器的时延和能耗。因此,CRC是有效的低能耗和低复杂度的极化码BP算法早期终止准则。

LDPC码的低复杂度译码算法研究

本文在对LDPC码的译码算法分析的基础上,针对校验矩阵中含有的环对译码算法的影响,提出了一种基于置信传播算法基础上的低复杂度译码算法。该算法通过及时切断消息在环上的重传回路,可消除因校验矩阵中的环回传原始信息对译码造成的影响,保证优质的原始信息能尽可能地传播到其能传播的节点,从而提升了LDPC码的译码性能。仿真实验表明,该算法具有低于传统算法的复杂度,在低信噪比的信道中可以获得相当于传统算法的性能,在良好的信道条件下可以取得比传统算法更优异的性能。

一种多码率QC-LDPC码译码结构设计与实现

为了满足在一个系统中使用多码率LDPC(LowDensity Parity Check)码字的需求,设计了一个7 Kbit长度多码率LDPC码的译码器,分析了各种码率之间校验矩阵的相似性,提出了复合译码结构中变量节点运算单元、校验节点运算单元以及迭代存储器单元的复用方案.通过在变量节点运算单元以及校验节点运算单元输入端增加若干选通开关,就可以使这些运算单元适于多码率的处理.通过管脚的选择,此译码器支持非规则0.4码率、非规则0.6码率以及非规则0.8码率3种工作译码模式,并用Altera公司的FPGA进行了实现.综合结果表明,所提出的复合结构在不损伤单码率译码性能的前提下,仅用略多于0.8码率LDPC码单独译码的硬件资源实现了3种码率码字的译码.

基于置信传播译码的DRA码设计

该文通过重复器、组合器、交织器的联合优化,设计了一种没有小环的双重复累积码(DRA码);基于EXIT图优化设计了该码的度分布。研究结果显示,这类DRA码的度分布灵活;当采用置信传播译码时,错误平层低。

基于LDPC码的WCDMA下行链路性能仿真

LDPC码是一类靠近Shannon限的高效信道编码,在AWGN信道下具有非常优越的性能。在讨论了LDPC码的基本原理之后,构建了基于LDPC码的WCDMA下行链路,改进了LDPC码的译码过程。仿真结果表明,在高速传输速率下(384kbit/s),不规则LDPC码具有优于Turbo码的性能,这对于LDPC码应用到复杂无线通信系统中具有重要意义。