多信源多中继编码协作系统准循环LDPC码的联合设计与性能分析

为解决多信源多中继低密度奇偶校验(LDPC)码编码协作系统编码复杂度高、编码时延长的问题,该文引入一种特殊结构的LDPC码—基于生成矩阵的准循环LDPC码(QC-LDPC)码。该类码结合了QC-LDPC码与基于生成矩阵LDPC (G-LDPC)码的特点,可直接实现完全并行编码,极大地降低了中继节点的编码时延及编码复杂度。在此基础上,推导出对应于信源节点和中继节点采用的QC-LDPC码的联合校验矩阵,并基于最大公约数(GCD)定理联合设计该矩阵以消除其所有围长为4, 6(girth-4, girth-6)的短环。理论分析和仿真结果表明,在同等条件下该系统的误码率(BER)性能优于相应的点对点系统。仿真结果还表明,与采用显式算法构造QC-LDPC码或一般构造QC-LDPC码的协作系统相比,采用联合设计QC-LDPC码的系统均可获得更高的编码增益。     

编码协作系统准循环重复累积码的联合设计与性能分析

重复累积(RA)码是一种特殊结构的低密度奇偶校验(LDPC)码,不仅具有LDPC码的优点,还能实现差分编码。针对LDPC编码协作系统编码复杂度高、时延长的问题,该文引入准循环RA(QC-RA)码,推导出信源节点和中继节点采用的QC-RA码对应的联合校验矩阵,基于公差构造方法设计该联合校验矩阵,并证明该方法设计的联合校验矩阵不存在围长为girth-4, girth-6的短环。理论分析和仿真结果表明,同等条件下该系统比相应点对点系统具有更优异的误码率性能。仿真结果同时表明,与采用一般构造QC-RA码或基于Z型构造QC-RA码相比,采用基于公差构造的联合设计QC-RA码的多信源多中继协作均可获得更高的编码增益。     

编码协作系统准循环重复累积码的联合设计与性能分析

重复累积(RA)码是一种特殊结构的低密度奇偶校验(LDPC)码,不仅具有LDPC码的优点,还能实现差分编码。针对LDPC编码协作系统编码复杂度高、时延长的问题,该文引入准循环RA(QC-RA)码,推导出信源节点和中继节点采用的QC-RA码对应的联合校验矩阵,基于公差构造方法设计该联合校验矩阵,并证明该方法设计的联合校验矩阵不存在围长为girth-4, girth-6的短环。理论分析和仿真结果表明,同等条件下该系统比相应点对点系统具有更优异的误码率性能。仿真结果同时表明,与采用一般构造QC-RA码或基于Z型构造QC-RA码相比,采用基于公差构造的联合设计QC-RA码的多信源多中继协作均可获得更高的编码增益。     

基于多重置换阵的满秩结构化LDPC码构造方法

 在多重置换阵的基础上,提出一种适用基于网络编码的协作中继策略的结构化LDPC码构造方法.首先定义了多重置换阵的概念,提出并证明了该方阵在秩和消元等方面的重要性质;给出具体的构造步骤,构造了列重为3和围长至少为6的满秩LDPC码;分析了该LDPC码的生成矩阵,具有稀疏和结构化的特点,适用基于网络编码的协作中继系统中进行联合网络编码和迭代译码.仿真结果表明,在相同码长、2/3码率和准循环矩阵 Y 结构条件下,相比阵列LDPC码、近似双对角形式的LDPC码和三对角形式的LDPC码,新构造的LDPC码具有相对较好的译码性能.     

基于非正规LDPC码的中继协作通信及其联合迭代译码的性能研究

 本文构造了一种适用于中继协作通信的非正规LDPC系统码,并将双非正规LDPC系统码应用于中继协作系统中. 提出了目的点接收机基于双LDPC码联合Tanner图的对多路接收信号进行联合迭代译码的新算法. 理论分析和数值模拟表明本文所提出的新方法将高效信道编码和协作技术有机地结合起来以充分实现编码协作所具有的潜在分集和编码增益,与非协作系统相比可显著地提高系统性能.     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

解码前传半双工中继信道下协作LDPC码设计

为逼近解码前传半双工中继信道容量,该文提出一种协作LDPC编码结构及度分布优化方法。与双层删除LDPC码不同,该结构将中继校验比特视为协作LDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息进行联合译码获得信源信息。为了分析协作LDPC码性能,拓展传统外信息转移(EXIT)图,推导了基于消息错误概率的双层EXIT图噪声门限分析方法。在此基础上,提出了协作LDPC码度分布优化方法,采用差分进化算法搜索了一组具有最大噪声门限的协作LDPC码。实验仿真证明,与双层删除LDPC码相比,协作LDPC码的性能得到了不同程度的改善。     

多层叠加LDPC码编码调制技术

 本文提出了一种多层叠加LDPC码编码调制系统.与传统的基于速率分配的多层编码调制技术相比,多层叠加编码调制系统具有很好的对称性和可扩展性.通过分析比较Turbo码译码算法与LDPC码的译码算法的复杂度,本文指出了多层叠加LDPC码编码调制系统具有译码简单,易于实现的优点.实验结果表明,多层叠加LDPC码编码调制系统可以在不牺牲带宽的同时获得较好的性能.     

基于CCSDS规范LDPC码的FPGA实现

低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码具有优异的误码性能,但目前卫星数传系统主要采用RS+卷积级联编码,为此,在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现基空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)的LDPC码编码是必要的。介绍了基于CCSDS规范的LDPC码,包括校验矩阵形式和生成矩阵形式。依据(8 176,7 154)LDPC码的矩阵结构,分析了矩阵信息的存储设计。在FPGA上实现了LDPC码串行编码,并详细介绍了编码过程。结合吞吐量的因素,实现了LDPC码并行编码。     

瑞利衰落信道下基于LDPC码USTM的MIMO系统

研究了一种联合低密度校验(LDPC,Low-Density Parity-Check)码和酉空时调制(USTM,Unitary Space-Time Modulation)技术在不相关瑞利平坦衰落(Rayleigh flat fading)下的多输入多输出信道(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)系统的性能.在无信道状态信息下,采用可并行操作的和积译码算法(SPA,Sum-Product Algorithm)的LDPCC-USTM级联系统具有优异的性能,并分析了不同LDPC码集下对系统性能的影响.仿真结果表明LDPCC-USTM级联系统比与未级联的相比有近23dB的编码增益,与基于Turbo码的USTM[6]系统相比有5dB多的编码增益,且基于非规则的LDPC码的级联系统比基于规则码有近1dB的编码增益.     

光通信系统中基于LDPC码的SFEC码型研究

基于光通信系统中低密度奇偶校验(LDPC)码型的构造原则和构造方法,构造了适用于光通信系统中冗余度为6.69%的新颖LDPC(3969,3720)和冗余度为4.56%的新颖LDPC(8281,7920)码。仿真分析表明:在10-12的误码率(BER)时,这两种新颖码型在迭代18次后的净编码增益(NCG)分别比ITU-TG.975中RS(255,236)码的NCG大1.63dB和1.49dB,并且LDPC码的译码可在硬件上并行实现;这两种新颖码型的译码速度相当快,与ITU-TG.975.1中级联码型相比,这两种LDPC码的实现复杂度要低得多,可在将来的硬件实现中节省存储空间和减少计算量。因而,所构造的这两种新颖LDPC码型都可作为超验前向纠错(SFEC)码的候选码型。     

LDPC码的设计以及在无线传感器网络中的应用

LDPC码是众所周知的优秀信道编码,性能接近香农信道容量的极限。讨论了在无线传感器网络中LDPC码的设计和实际应用,并提供了解决方案,以降低解码复杂度,节省内存占用量,提高了系统的误码率性能。结果表明,短码长的LDPC码可以在无线传感器网络节点上应用并能获得较为理想的性能,具有很好的应用前景。     

DVB-S2标准LDPC码的算法研究和仿真

阐述了LDPC(Low Density Parity Check)码的基本原理,基于DVB-S2中LDPC码分析了该类码的构造、编码及译码原理,同时给出DVB-S2中LDPC码在码率为2/3、码长为16200bits时的仿真结果。仿真结果表明,在低信噪比情况下,该LDPC码仍然获得了令人满意的纠错效果,且在性能上的确优于其他码。随着技术的进步,相信LDPC编译码技术将在更多的领域得到应用。     

一种LDPC码在光纤通信系统中的性能分析

针对超强前向纠错(FEC)技术在光纤通信系统中的应用,文章提出了一种构造简单、编码容易实现的低密度奇偶校验(LDPC)码的构造方法,并仿真验证了该LDPC码在光纤信道环境下的译码性能.与常用的RS(255,239)码相比,在相同的码效率下,所构造的码长为4 080的LDPC码能够获得比RS码高2 dB的编码增益.     

分簇无线传感器网络中根校验全分集LDPC码设计与能效分析

高效的差错控制编码技术(ECC)可以增强无线传感器网络传输稳定性、网络的能量利用效率。为了充分利用无线传感器网络中蕴含的分集资源应对恶劣信道环境导致的高差错概率,该文研究了基于根校验全分集LDPC码的差错控制编码技术。首先,提出在分簇无线传感器网络中,基于根校验全分集LDPC码的编码方案;其次,设计了适用于所提方案的速率兼容全分集LDPC码字结构。最后,分析了所提编码系统的能效。仿真结果表明,在信道条件较差的环境中(仿真中,信道噪声大于410-4 mW),采用该文的编码方案,能够显著提高无线传感器网络的能效。     

LDPC编码中大矩阵求逆及存储的一些方法

低密度奇偶校验(LDPC)码在CMMB、DVB-S2及地面数字电视国家标准(GB20600-2006)等标准中得到了广泛的应用,LDPC码在码长较长时优势才比较明显,而在进行编码运算时码长较长会遇到大矩阵求逆及存储方面的问题,就此提出一些大矩阵求逆及存储的方法,简化了LDPC编码运算时的复杂度.     

一种利用大衍数列构造多码率原模图QC-LDPC码的方法

针对准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码存在码长码率不能灵活选择的问题,提出了一种基于大衍数列构造多码率的原模图QC-LDPC码的新颖方法,该方法利用计算机搜索算法得到原模图基矩阵,然后基于大衍数列的循环移位矩阵对原模图基矩阵进行循环扩展,以此得到校验矩阵.该方法构造的校验矩阵围长至少为6,只需要简单的移位寄存器就可以实现编码,并且具有良好的纠错性能.仿真结果表明,在误码率(BitError Rate,BER)为10-6时,所构造的码率为0.5的P-DY-QC-LDPC(4000,2000)码和码率为0.75的P-DY-QC-LDPC(4000,3000)码与同码率近似码长的其他码型相比较,其净编码增益均有一定提高.     

GB20600标准的LDPC码的改进

尽管LDPC码已经被GB20600标准采纳作为信道编码,与其它LDPC码相比,在同样码长和码率的情况下,GB20600 LDPC码误码率性能并非最佳;GB20600标准的LDPC码的码长达7493,存在编码复杂性问题,但是GB20600 LDPC码未采用基于校验矩阵的快速算法,这给GB20600 LDPC编解码器的硬件实现带来较大的困难。本文在现有GB20600 LDPC码的设计框架下,对GB20600中LDPC码的校验矩阵进行了修改,在此基础上提出一种有效的LDPC码的快速迭代算法,使编解码器的硬件易于实现。改进后的LDPC码的编码算法具有较低的实现复杂度。仿真结果表明,改进后的LDPC码的误包率性能优于现GB20600中LDPC码的误包率性能。      

Low density parity check codes for the relay channel

We propose Low Density Parity Check (LDPC) code designs for the half-duplex relay channel. Our designs are based on the information theoretic random coding scheme for decode-and-forward relaying. The source transmission is decoded with the help of side information in the form of additional parity bits from the relay. We derive the exact relationships that the component LDPC code profiles in the relay coding scheme must satisfy. These relationships act as constraints for the density evolution algorithm which is used to search for good relay code profiles. To speed up optimization, we outline a Gaussian approximation of density evolution for the relay channel. The asymptotic noise thresholds of the discovered relay code profiles are a fraction of a decibel away from the achievable lower bound for decode-and-forward relaying. With random component LDPC codes, the overall relay coding scheme performs within 1.2 dB of the theoretical limit