基于可靠性更新的低复杂度BP译码算法

基于部分符号更新策略的BP (Belief Propagation)译码算法减少了LDPC (Low-Density Parity-Check)码的译码运算量,提高了译码效率。然而在其译码过程中,由于变量节点可靠性判决准确率不高,而且可靠性被误判的错误节点无法在后继的译码中得到修正,译码性能大大降低。该文提出一种改进的节点可靠性判决准则,提高迭代过程中对变量节点可靠性判断的准确率;同时,在每次迭代结束后,重新衡量所有变量节点的可靠性,以此来消除可靠性误判对译码性能的影响。仿真结果表明,改进的算法不仅使传统BP译码的复杂度降低,而且提高了BP算法的译码性能。     

LDPC码的高效译码算法研究

LDPC码即低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,LDPC),它是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码,不仅有逼近Shannon限的良好性能,而且译码复杂度较低,结构灵活,是近年信道编码领域的研究热点,目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。Mackay-Neal算法是基于LDPC码的BP译码简化算法,但仍存在大量乘法运算。为了降低译码算法的运算量,基于Mackay-Neal算法提出一种改进的对数和积译码算法。最后通过计算量复杂度分析结果表明,改进后的对数和积译码算法更简单,运算量大大降低,易于硬件的实现。     

一种基于改进线性规划的LDPC码混合译码算法

与基于消息迭代的置信传播译码相比,线性规划(linear programming,LP)译码分析有限长LDPC码性能更为有效。然而,传统LP译码算法运算量非常大,不利于系统实现。本文结合LDPC码校验矩阵的特点,去掉传统LP译码中不必要的约束,得到一种低复杂度LP内点译码算法。为了降低译码延时,将LP内点译码算法与置信传播译码算法结合,提出LDPC码混合译码算法。仿真结果表明,混合译码算法的误码性能优于传统LP译码和BP译码算法,而译码延时低于传统LP译码。     

LDPC编码调制系统中基于反馈LLR均值的迭代解调/译码算法

该文针对LDPC码编码的BICM系统,提出一种对LDPC码译码器输出外附信息的计算方法进行改进的迭代解调/译码算法。与传统的解调/译码算法不同在于,该算法对每次BP迭代中译码器输出的各编码比特的外附LLR分别求均值后,再将其作为先验信息反馈给软解调器开始下次的迭代解调/译码。采用该方法可有效地减轻LDPC码在BP迭代过程中某些比特LLR值的振荡现象,从而使得传递给软解调器的外附信息更准确。仿真结果表明,和传统的两种迭代解调/译码算法相比,该算法能进一步提高LDPC编码BICM迭代系统的译码性能,而复杂度并无明显增加。     

LDPC码的交替迭代分层置信传播译码

低密度奇偶校验码(LDPC)通过迭代译码算法进行译码,例如置信传播算法(belief-propagation)便是其中一种译码方式。标准BP算法是并行译码,在更新所有校验节点及比特节点过程中,使用上一次迭代的更新信息。为了提高一定迭代次数下的收敛速度,在研究不同算法的基础上,如Layered BP算法(LBP)和Shuffled BP算法(SBP),通过改变节点的更新顺序,提出了改进的shuffled迭代译码算法。相对于普通的SBP算法,文章所提改进型SBP算法是传统置信传播收敛速度的两倍,并且在保持性能的同时降低复杂度。最后给出了CMMB标准下LDPC码的仿真结果。     

基于子迭代次数的LDPC码改进动态调度算法

为了降低低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码的译码算法复杂度,提高译码性能,结合基于残余值的动态译码NW-RBP算法和最小和算法,提出了一种基于子迭代次数的改进NW-RBP算法,将此算法称为NW-RBPF算法。该算法在进行残余值计算时利用最小和进行计算,并且根据子迭代过程中每行迭代更新的次数,由仿真得出的收敛因子计算对残余值的补偿值。仿真结果表明,该算法的译码性能相比NW-RBP算法提高了0.05 dB,收敛速度提高了1.5倍,并且其贪婪性降低,是一种适用于LDPC码,且译码性能良好、实现复杂度较低的译码算法。     

LDPC码中一种基于节点残余的BP译码算法

研究了基于变量节点传递到校验节点的信患残余的LDPC码BP译码(VC-RBP)算法.此算法是一种利用节点间残余信息动态调度的置信传播算法,有着译码速度快、误码率性能优良、复杂度较低的优点.类似于信息残余LDPC码的BP译码(RBP)算法,但在残余信息的计算时有所不同.仿真结果表明,该算法在误码率为10<'-4>、迭代次数为10时优于RBP算法0.28 dB.     

基于原型图的低码率LDPC码最小和译码算法改进方案

低密度奇偶校验(LDPC)码的译码硬件实现方案大多采用计算复杂度较低的修正最小和(NMS)算法,然而对于低码率LDPC码,由于校验节点度数低,NMS算法的修正误差较大,导致其译码性能和标准的置信传播(BP)算法相比有较大差异。该文针对基于原图构造的一类低码率LDPC码,提出了在NMS迭代译码中结合震荡抵消(OSC)处理和多系数(MF)修正技术的方案。结合低码率原型图LDPC码行重分布差异较大的特点,MF修正算法可以有效地减少计算误差,从而改善译码性能。另外低码率原型图LDPC码的收敛较慢,而OSC处理则可以较好地抑制正反馈信息,进一步提高NMS算法的性能增益。仿真结果表明,对于此类低码率LDPC码, MF-OSC-NMS算法可以达到接近BP算法的性能。OSC处理和MF修正技术硬件实现简单,与NMS算法相比几乎没有增加计算复杂度,因此MF-OSC-NMS算法是译码算法复杂度和性能之间一个较好的折中处理方案。     

高速数据传输中的LDPC码译码算法研究

在对LDPC码(低密度奇偶校验码)不同译码算法的原理进行深入研究的基础上,提出了一种改进型的最小和译码算法。通过分析不同译码算法的计算复杂度,验证不同算法的译码性能,表明改进最小和译码算法降低了运算复杂度,减少了平均迭代次数,改善了算法的收敛特性,是一种低运算量高性能的译码算法,有利于提高吞吐量,在高速数据传输上具有很大应用价值。     

基于FPGA的LPDC译码实现

低密度奇偶校验码(Low-Density Pariy-Check codes,LDPC codes)是一种基于图和迭代译码的信道编码方案,它是据Turbo码的另外一种性能非常接近Shannon极限的信道编码.本文在探讨了LDPC码的经典BP(Belief ProPagation)译码算法的基础上,采用一种改进行的复杂度...     

Iterative decoding of one-step majority logic deductible codesbased on belief propagation

Previously, the belief propagation (BP) algorithm has received a lot of attention in the coding community, mostly due to its near-optimum decoding for low-density parity check (LDPC) codes and its connection to turbo decoding. In this paper, we investigate the performance achieved by the BP algorithm for decoding one-step majority logic decodable (OSMLD) codes. The BP algorithm is expressed in terms of likelihood ratios rather than probabilities, as conventionally presented. The proposed algorithm fits better the decoding of OSMLD codes with respect to its numerical stability due to the fact that the weights of their check sums are often much higher than that of the corresponding LDPC codes. Although it has been believed that OSMLD codes are far inferior to LDPC codes, we show that for medium code lengths (say between 200-1000 bits), the BP decoding of OSMLD codes can significantly outperform BP decoding of their equivalent LDPC codes. The reasons for this behavior are elaborated     

Low-Density Parity-Check Codes with 2-State Trellis Decoding

A class of low-density parity-check (LDPC) codes with a simple 2-state trellis structure is presented. For LDPC decoding, the conventional belief propagation (BP) algorithm consists of numerous sub-decoders of single-parity check codes and exchanges information between sub-decoders in an iterative manner. If the single-parity check codes can be constructed and grouped in a proper way, the decoder can be decomposed into few identical 2-state trellis decoders. Therefore, instead of numerous sub-decoders of single-parity check codes, an iterative decoding algorithm based on few sub-decoders over 2-state trellis is proposed. The proposed decoding algorithm improves the efficiency of message passing between sub-decoders and hence provides a fast convergent rate as compared to the standard BP algorithm. Simulation results show that the proposed scheme provides a better performance and a fast convergent rate as compared to those of standard BP algorithm. The result also shows that the proposed algorithm has a similar performance as that of asynchronous replica shuffled BP algorithm and has a slightly inferior performance than that of synchronous replica shuffled BP algorithm. However, complexity analysis shows that our proposed algorithm has complexity that is lower than that of the replica shuffled BP algorithm.     

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。     

基于SISO的LDPC码盲译码算法研究

针对传统BP译码算法需要初始条件的缺点,本文提出了一种基于软输入软输出(SISO)的LDPC码盲译码算法,所提算法采用类似BP迭代译码算法步骤,通过对距离信息进行迭代处理,实现无需接收信号的信噪比和信道状态即可译码;同时,还将所提盲译码算法推广到多进制LDPC码的译码应用中。本文所提盲译码算法在初始状态难以确定以及接收信号信噪比难以估计的通信信道中具有重要价值。仿真结果表明,所提算法不论是在AWGN信道还是在瑞利衰落信道上都能取得优良的性能,不论是与标准BP译码算法还是与分层BP译码算法相比,在性能相近的情况下,计算复杂度都有所降低。     

Turbo码的一种高效改进型MAP译码算法

该文给出了一种改进型最大后验概率(MAP)译码算法用于实现并行级联卷积码(Turbo码)的最优译码。与基于对数域的Log-MAP算法相比较,该文给出的算法不引入对数域,但能够完全消除标准MAP算法在迭代过程中必须进行的大量指数和对数运算。计算机仿真结果表明,这种具有最优纠错性能的改进型MAP算法能够显著减少运行时间,其译码效率甚至优于牺牲了较多纠错性能的最快速的对数域MAP译码算法(Max-Log-MAP)。     

A high‐performance belief propagation decoding algorithm for codes with short cycles

The simplicity of decoding is one of the most important characteristics of the low density parity check (LDPC) codes. Belief propagation (BP) decoding algorithm is a well‐known decoding algorithm for LDPC codes. Most LDPC codes with long lengths have short cycles in their Tanner graphs, which reduce the performance of the BP algorithm. In this paper, we present 2 methods to improve the BP decoding algorithm for LDPC codes. In these methods, the calculation of the variable nodes is controlled by using “multiplicative correction factor” and “additive correction factor.” These factors are obtained for 2 separate channels, namely additive white Gaussian noise (AWGN) and binary symmetric channel (BSC), as 2 functions of code and channel parameters. Moreover, we use the BP‐based method in the calculation of the check nodes, which reduces the required resources. Simulation results show the proposed algorithm has better performance and lower decoding error as compared to BP and similar methods like normalized‐BP and offset‐BP algorithms.     

Hybrid Iterative Decoding for Low-Density Parity-Check Codes Based on Finite Geometries

In this letter, a two-stage hybrid iterative decoding algorithm which combines two iterative decoding algorithms is proposed to reduce the computational complexity of finite geometry low-density parity-check (FG-LDPC) codes. We introduce a fast weighted bit-flipping (WBF) decoding algorithm for the first stage decoding. If the first stage decoding fails, the decoding is continued by the powerful belief propagation (BP) algorithm. The proposed hybrid decoding algorithm greatly reduces the computational complexity while maintains the same performance compared to that of using the BP algorithm only.     

极化码序列连续删除译码算法的改进设计

极化码连续删除译码算法性能和传统的LDPC码存在一定差距。序列连续删除算法(SCL)的提出极大地改善译码性能,是极化码推向实际应用中的重要一步。但是该算法复杂度较高,延迟大。改进的序列连续删除(SCL)译码算法是基于改善极化码码长受限的情况,文中描述SCL算法是通过码树上的搜索序列路径来表示译码过程。改进的算法通过减少译码算法在码树上的序列路径来降低时间和空间复杂度。通过仿真表明,改进的算法有效地降低了译码的复杂度同时在性能上也接近最大似然(ML)译码算法。     

一种低迭代次数的极化码置信传播译码算法

针对置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法在迭代次数较多时吞吐量和译码时延性能提升受限的问题,提出了一种低迭代次数的极化码BP译码算法,通过采用比特翻转和子信道冻结的方式,降低译码过程中的迭代次数.仿真结果表明,相对于传统极化码BP译码算法(设置最大迭代次数为40次),所提算法在信噪比为3 dB时可将平均迭代次数减少约53％,处理单元平均计算次数减少约68％.该算法所带来的低时延和低功耗效益可运用在对功耗要求较高的大规模机器类型通信,以及对时延要求较高的超可靠低延迟通信等5G场景下的极化码译码中.