New Near Shannon Limit Codes: Zigzag Codes and Concatenated Zigzag Codes

This paper introduces a family of error correcting codes called zigzag codes. A zigzag code is described by a highly structured zigzag graph. Due to the structural properties of the graph, very low complexity soft in, soft out decoding rules can be implemented. We present a decoding rule, based on the Max Log APP(MLA) formulation, which requires a total of only 20 addition equivalent operations per information bit per iteration. Simulation of a rate 1/2 concatenated zigzag code with four constituent encoders with interleaver length 65536 yields a bit error rate (BER) and of 10 5 at 0.9 dB and 1.4 dB away from the Shannon limit by optimal (APP) and low cost sub optimal (MLA) decoders, respectively.

基于两种置乱方式的混合混沌图像加密算法

针对单一混沌系统产生的各伪随机序列之间存在关联性和单一置乱方法置乱效果不佳等问题,提出了一种DNA编码和Zigzag变换两种置乱方式相结合的混合混沌图像加密算法。通过离散的Logistic混沌映射和连续Chen超混沌系统生成混合的混沌伪随机序列,并结合DNA编码和Zigzag两种方法进行联合置乱和扩散,从而实现了混沌图像加密。由于该算法采用Zigzag和DNA编码两种方法进行联合置乱,并采用混合混沌伪随机序列对DNA编码规则和运算规则进行动态选取和控制,增强了置乱和扩散效果,可有效提升图像加密强度。通过仿真验证,并与其他文献进行对比,验证了所提算法的优良性能。

基于之字形解码算法优化的高效低存储ZD码

ZD码(ZigZag-decodable codes)是基于之字形解码算法设计生成的一类纠删码,它仅需要少量的计算即可修复存储系统中的故障数据,但需要存储相对其他纠删码更多的冗余数据以保证系统的高可靠性.为了降低ZD码产生的存储开销,本文通过分析当前在存储系统中使用的之字形解码的思想,提出了一种优化的之字形解码算法.新的解码算法能够更充分利用校验数据中的信息来完成数据修复.基于新的解码算法,本文相应的提出了一种新的ZD码编码方案,由于新算法更高的信息利用率,新的编码方案能够用更少的存储开销来满足存储系统的高可靠性.实验结果表明,本文提出的ZD码编码方案具有最优的存储开销,且编解码性能远高于目前广泛使用的RS码.

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.

具有低编解码复杂度的私有信息检索

目前的私有信息检索方法大都是基于线性组合运算的,这些方法具有较高的计算复杂度。针对这一问题,提出一种基于CP-BZD码的私有信息检索方案。其中,Combination Property具有组合性质,Binary Zigzag Decoding是二进制锯齿解码。在(n,k)CP-BZD系统中,k个原始数据包被编码为n大于等于k个编码数据包,n个编码数据包中的任意k个可以解码得到原始的k个数据包,且该解码可由二进制锯齿解码算法实现。用户想要从分布式存储系统中下载单个文件,系统中存储的多个文件是以CP-BZD编码方式存储在节点上的,且系统中不存在互相串谋的节点。该方案的运算是基于二进制的移位加运算,计算复杂度显著低于基于线性组合的乘除法和矩阵求逆操作。该方案适用于任意的(n,k)系统,并且计算复杂度和通信成本都相对较低,在私有信息检索中具有较大的研究和应用价值。

之型码和级联之型码

本文介绍了一种新型的纠错码,称之为“之型码”。之型码可以形成非常简捷的软输入软输出译码规则。我们在Max-Log-MAP(MLM)译码方法的基础上提出了一种译码规则,这一译码规则的计算复杂度为每次迭代计算单位信息比特大约需要20次加法运算操作。在仿真实验中,我们用最优译码器和更简捷的次最优译码器进行译码时,其性能在误比特率为10-5处分别距香农理论极限仅0.9dB和1.4dB。此外,上述码字与2维turbo码相比具有更低的误码基底值 (error floor)。

系统规则RA码在BEC信道下的性能界分析

介绍了系统规则RA码的构成原理,对系统规则RA码在二元删除信道中的性能进行了分析,给出了码率为1/2的系统规则RA码在二元删除信道的渐进性能,并对码的联合界性能进行了仿真.分析和仿真结果均说明,度的选取对于系统规则RA码的性能影响非常重要.

XYZ视频图像压缩编码

本文讨论并实现了基于 3 DDCT的XYZ视频图像压缩编码方法 .该方法不涉及运动估计和运动补偿 ,复杂度低 .实验结果表明 ,这种算法能快速地、高质量地压缩视频图像 ,是一种很有潜力的视频编码方法 .

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。

一种计算级联Z形码最小距离的方法

提出一种有效的计算级联Z形码最小距离的方法。该方法将多维的级联Z形码并行地分成两个低维数的分量码,其中有一个分量码的维数固定为2,然后找出所有能在该二维分量码中产生低于某个已知的最小距离上限的输入序列,再验证这些序列在整个码中产生的距离,从而找出最小距离。从最后数字结果来看,使用普通的个人计算机,该方法能够在111小时内为码率为1/2的级联Z形码找出最小距离20,而在38小时内为码率为1/3的级联Z形码找到最小距离26。

基于混合混沌系统和ECG信号的图像加密算法

为提高明文图像和密钥在加密算法的敏感性和不可预测性,设计了一种基于混合混沌系统和ECG信号相结合的图像加密算法;ECG信号因人而异且难以模仿和复制;首先利用wolf算法计算出随机性强的ECG信号特征值,以及生成明文图像的SHA-256哈希值,用于计算混合混沌系统和ZigZag变换的初始条件;其次利用改善的ZigZag变换对明文图像进行动态置乱,并进行DNA动态编码;最后对置乱的图像按照一定的方法完成扩散过程;通过理论分析和实验结果表明,该加密算法对明文图像和ECG信号高度敏感,具有密钥空间大的优点,能够有效地抵抗已知明文、选择明文攻击、抗穷举攻击和差分攻击。

一种新型的信道纠错编码──之型码

提出了一种新型的纠错码──之型码 ,它可形成非常简捷的软输入 /软输出译码规则，而且仿真结果表明，其性能在误比特率为 10－ 5处距香农理论极限仅 0.9dB。