一种改进的LDPC码硬判决译码算法

LDPC码的硬判决译码通常是利用比特翻转算法(BF)以及在其基础上改进的加权比特翻转算法(WBF)来实现的,但是前者算法性能较差,而后者的复杂度较高,为了让译码算法能够兼顾其性能和复杂度,针对之前的BF以及WBF算法,提出了一种改进的LDPC码硬判决译码算法,该算法能够在前两次迭代中完成多个比特位的翻转.仿真结果表明,这种改进的算法可以在性能损失较小的条件下,大大降低算法的复杂度,从而提高译码的效率,减轻硬件的负担.     

一种准循环LDPC解码器的设计与实现

面向准循环LDPC码的硬件实现,定点分析了各种解码算法的解码性能,偏移量最小和(OMS)算法具备较高解码性能和实现复杂度低的特点.提出一种基于部分并行方式的准循环LDPC解码器结构,在FPGA上利用该结构成功实现了WiMAX标准中的LDPC解码器.FPGA验证结果表明,采用该结构的解码器性能优良,实现复杂度低,数据吞吐率高.     

LDPC译码中新的有效校验节点更新方法

文中给出了各种最小和算法相关的LDPC码解码算法和它们的并行实现中校验节点更新的典型硬件结构。对于归一化MS的一个校验节点更新,如果当前行的权重是dc,则需要dc次乘,因此,如果dc很大,必然导致高的复杂度。提出一种新的校验节点更新方法,对于高速率LDPC码的归一化MS算法和匹配行重量的MS算法,能够明显减少比较/选择运算次数。仿真表明,Nor-MS算法和Rwm-MS算法的性能与Log-BP算法性能很相近,但复杂度大大降低。可见,Nor-MS算法和Rwm-MS算法也是LDPC码解码的一种很好的可选方法。     

基于对数域的多进制LDPC码改进译码算法

为了进一步降低多进制LDPC码译码的复杂度,分析了扩展最小和算法(EMS)存在的不足,提出了一种基于对数域的多进制LDPC码的改进译码算法.该算法一方面根据每次迭代中变量节点的概率分布对的平均方差自适应选择FHT的阶数;另一方面算法中校验节点的更新运算由乘法转化为基于对数域上的加法运算,从而更易于硬件实现.仿真结果表明,与EMS算法相比,该算法性能与收敛速率均有明显改进.     

一种QC_LDPC码译码器的设计

根据BP译码算法,设计了一种高速部分并行QC_LDPC码译码器结构,该结构适用于所有其校验矩阵具有准循环特性的LDPC码.针对传统BP译码器的结构复杂度高,系统运行频率低和吞吐率小等特点,本设计将BP译码算法中大量的复杂函数运算通过查找表的方法来实现;校验节点和变量节点的处理均采用5级流水线的方式;采用提前终止迭代译码策略.本设计能有效地减少译码器硬件实现复杂度,同时提高系统运行地频率和数据吞吐率.     

FQPSK软解调信息提取新方法

为实现FQPSK调制与LDPC码结合的高功率和高效率调制编码系统,需要解码软信息的提取.通过应用卷积码的译码方式,得到了FQPSK的最大后验概率(MAP)软解调新方法,该方法能有效提取译码所需软信息,与LDPC码的SPA译码算法相结合,实现了LDPC码的软判决译码,得到了好的译码性能.FQPSK的新MAP解调比Viterbi解调方式有更好的性能,同时降低了接收机的复杂度.理论分析和仿真结果表明,新方法与多元LDPC码软解码方法联合,提高了功率的利用率和频谱效率,与QPSK调制方法相比,只有很小的性能损失,但系统的整体功率效率得到了提高.     

基于可靠性的LDPC码软判决解码算法的研究

描述Gallager提出的LDPC码的第一解码方案，在此基础上提出基于可靠性的软判决解码算法。软判决算法充分考虑了接收符号的可靠性信息。为了防止相同位的重复翻转，算法中引入了“禁翻”(taboo)功能。为了快速搜索翻转位，对不满足的校验方程数采用最大投票数排队算法。这些措施的合理应用提高了基于校验和的位翻转解码算法的性能。     

LDPC码全并行译码器的设计与实现

本论文用可编程逻辑器件(FPGA)实现了一种低密度奇偶校验码(LDPC)的编译码算法.采用基于Q矩阵LDPC码构造方法,设计了具有线性复杂度的编码器. 基于软判决译码规则,采用全并行译码结构实现了码率为1/2、码长为40比特的准规则LDPC码译码器,并且通过了仿真测试.该译码器复杂度与码长成线性关系,与Turbo码相比更易于硬件实现,并能达到更高的传输速率.     

基于联合判决消息传递机制的LDPC码译码算法研究

采用消息传递算法(Message passing algorithm)对LDPC码进行译码时,变量消息的振荡会引起错误的发生.本文以(600.300)非规则LDPC码仿真实验为例分析了不同译码效果下判决消息均值的分布特点,并结合环的特点,分析了译码产生错误判决的原因.研究了"纠删"型消息传递机制和联合判决迭代停止准则,针对判决消息出现振荡情况,提出以"纠删"方式处理变量消息的更新,并结合变量节点判决消息均值分布趋势与伴随式结果确定迭代终止条件.在此基础上,提出一种新的LDPC码译码算法.仿真分析表明,新的译码算法能够在减少迭代次数和降低译码复杂度的同时,有效提高译码的纠错性能.     

一种多进制LDPC码加权符号翻转译码算法

提出了一种低复杂度基于翻转规则的多进制低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check ,LDPC)码符号翻转译码算法。为寻求有效码字,该算法在符号向量空间迭代地更新硬判决的接收符号向量。每一次迭代只改变一个符号,其符号翻转函数综合考虑了不满足校验式的个数和接收比特和计算出符号的可靠性度量。在高阶伽罗华域中采用一种无限环路规避和翻转符号选取方法,同时提出了翻转规则设计方法,该设计决定了计算复杂度和差错性能。仿真结果表明,该符号翻转算法在帧长为150符号的16进制LDPC码中取得了纠错性能和计算复杂度的有效权衡。     

Novel modified min-sum decoding algorithm for low-density parity-check codes

The problem of improving the performance of min-sum decoding of low-density parity-check(LDPC)codes is considered in this paper.Based on rain-sum algorithm,a novel modified min-sum decoding algorithm for LDPC codes is proposed.The proposed algorithm modifies the variable node message in the iteration process by averaging the new message and previous message if their signs are different.Compared with the standard min-sum algorithm,the modification is achieved with only a small increase in complexity,but significantly improves decoding performance for both regular and irregular LDPC codes.Simulation results show that the performance of our modified decoding algorithm is very close to that of the standard sum-produet algorithm for moderate length LDPC codes.     

两种降低复杂度的符号翻转多元LDPC译码算法

该文提出两种低复杂度的基于符号翻转的多元低密度奇偶校验码(LDPC)译码算法:改进型多元加权译码算法(Iwtd-AlgB)和基于截断型预测机制的符号翻转(TD-SFDP)算法。Iwtd-AlgB算法利用外信息频率和距离系数的简单求和取代了迭代过程中的乘性运算操作;TD-SFDP算法结合外信息频率和翻转函数特性,对译码节点和有限域符号进行截断与划分,使得只有满足条件的节点和符号参与运算与翻转预测。仿真和数值结果显示,该文提出的两种算法在性能损失可控的前提下,可减少每次迭代的运算操作数,实现性能和复杂度之间的折中。     

FPGA implementation of low complexity LDPC iterative decoder

Low-density parity-check (LDPC) codes, proposed by Gallager, emerged as a class of codes which can yield very good performance on the additive white Gaussian noise channel as well as on the binary symmetric channel. LDPC codes have gained lots of importance due to their capacity achieving property and excellent performance in the noisy channel. Belief propagation (BP) algorithm and its approximations, most notably min-sum, are popular iterative decoding algorithms used for LDPC and turbo codes. The trade-off between the hardware complexity and the decoding throughput is a critical factor in the implementation of the practical decoder. This article presents introduction to LDPC codes and its various decoding algorithms followed by realisation of LDPC decoder by using simplified message passing algorithm and partially parallel decoder architecture. Simplified message passing algorithm has been proposed for trade-off between low decoding complexity and decoder performance. It greatly reduces the routing and check node complexity of the decoder. Partially parallel decoder architecture possesses high speed and reduced complexity. The improved design of the decoder possesses a maximum symbol throughput of 92.95 Mbps and a maximum of 18 decoding iterations. The article presents implementation of 9216 bits, rate-1/2, (3, 6) LDPC decoder on Xilinx XC3D3400A device from Spartan-3A DSP family.     

基于新停止准则的多进制LDPC码加权符号翻转译码算法

为了降低多进制低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码译码算法的复杂度,该文提出了基于新停止准则的符号翻转译码算法。该算法根据翻转函数和接收比特可靠性度量来确定对应的翻转符号,通过分析不满足校验方程个数的变化趋势来提前终止迭代。仿真结果表明,新算法在保持原有符号翻转译码算法误码性能不变的情况下,极大地减少了译码迭代次数,取得了译码性能和复杂度的折衷。     

基于循环检测的LDPC比特翻转译码算法研究

提出一种基于循环检测的低密度奇偶校验码的比特翻转(BF)译码算法,采用对译码翻转比特的循环检测和对接受符号可靠性信息的软判决,使译码性能大大改善.理论分析表明,该译码运算复杂度低,仿真结果表明,改进的算法优于加权比特翻转译码LP-WBF算法约0.3 dB,误码性能改善明显.     

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 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.     

低复杂度的自适应置信差分迭代译码算法

针对中短码长的低密度奇偶校验规则码(Low Density Parity Check, LDPC)规则码,该文采用消息更新规则改进和因子图变换方法,提出一种低复杂度差分迭代译码算法。在置信传播算法的基础上,仅当变量节点的消息值振荡时引入差分映射策略,得出一种选择性的置信差分规则,自适应地调整校验节点消息的归一化系数,提高译码性能。同时,采用展开校验节点的图变换方法,将计算复杂度从随节点度分布指数性增长降至线性增长。分别在高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下进行仿真实验,结果表明该算法和基于图变换的其他低复杂度译码算法相比,性能优越且复杂度低,和对数似然比的置信传播算法(LLR-BP)相比,高信噪比区域内的性能优异,低信噪比区域内的计算复杂度明显降低。