消息复用下的空间耦合LDPC码窗译码优化算法

空间耦合低密度奇偶校验（Spatially Coupled Low Density Parity Check,SC-LDPC）码由于其奇偶校验矩阵呈现对角带非零项的特点,采用窗译码可获得较低的时延及复杂度。针对SC-LDPC码窗译码性能损失、译码复杂度依然较高的问题,提出了消息复用（Message Reuse for Window Decoding,MR-WD）算法和动态多目标符号输出（Dynamic Multi-target-symbol Output for Window Decoding,DMO-WD）算法。消息复用算法以外部对数似然比值作为边信息传入窗口,与传统窗译码相比,译码性能得到了提升,译码复杂度降低。动态多目标符号输出算法在连续若干个窗口均满足奇偶校验方程判定为零时,增加目标符号的输出数量,反之减少目标符号的输出数量。该算法在误码率损失可忽略不计的情况下降低译码复杂度最大达20%,且在动态多目标符号窗译码中使用消息复用更新边信息时,相比于传统窗译码性能提升约0.2 dB,复杂度下降约35%。     

空间耦合LDPC码在AWGN信道下的性能分析

空间耦合LDPC(Spatially Coupled LDPC,SC-LDPC)码由于阈值饱和特性,被证明是未来无线通信系统的有力候选码型。SC-LDPC码是一种卷积LDPC码,在二元无记忆对称信道下采用置信传播译码算法时具有逼近香农限的性能。对SC-LDPC码的构造及其经典的置信传播译码算法进行了阐述,并在加性高斯白噪声信道下进行了性能仿真和分析。仿真结果表明,SC-LDPC码的约束长度越长或最大迭代次数越大,其性能就越逼近香农容量限。SC-LDPC码在误码率为10-5、最大迭代次数为100时,码长20000比码长10000大约有0.68 dB的增益;在误码率为10-5、码长为10000时,最大迭代次数100的SC-LDPC码比最大迭代次数10的码大约有0.66 dB的增益。仿真结果有效验证了SCLDPC码在无线通信系统中的良好性能。     

一种动态加权的LDPC译码方法

为了加快低密度奇偶校验（LDPC）码的译码速度,有效改善LDPC码的译码性能,针对校验节点更新过程中的对数似然比（LLR）值的大小,设计了一种LDPC码的动态加权译码方法。以IEEE 802.16e标准的奇偶校验矩阵为例,根据LLR值的变化规律,利用增长因子和抑制因子对和积译码算法和最小和译码算法进行动态加权。仿真结果显示,基于动态加权的译码方法相对于传统译码方法误码率都有明显改进,译码复杂度也有所降低。     

速率无损失的空间耦合LDPC码

空间耦合（spatially coupled）LDPC码为通信系统提供了一种全新的接近容量限的方式,但在耦合过程中需要额外添加校验节点,因此存在一定的码率损失.为了消除码率损失,提出了一种新型的耦合方式,首位置变量节点的边展开方式不变,中间位置的边连接到前一个位置的校验节点并依次向后展开,末位置的边与首位置的边成对称分布,从而得到了一种无需添加额外校验节点,码率无损失的SC-LDPC码变体结构.在AWGN信道中通过外部信息转移（extrinsic information transfer）理论分析及误比特率性能仿真,结果表明：相对于SC-LDPC码的传统结构,本文提出的SC-LDPC码变体结构在链长较短时不仅能避免码率损失,并且具有更优的阈值和译码性能,在未来通信系统中更具优势.     

多进制LDPC译码算法的研究

多进制LDPC码是将二进制LDPC码推广到有限域GF（q）,其校验矩阵的元素不再是（0,1）,而是集合（0,1,…,q-1）,译码仍然采用高效的基于置信度传播的迭代译码算法。这里主要推导了多进制译码算法的迭代公式,分析证明了基于快速傅里叶变换（FFT）理论的改进算法,最后通过仿真手段验证和分析了基于FFT的多进制译码算法的优越性能。     

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。     

多元LDPC码列分层DBC译码算法

针对多元LDPC码扩展最小和（Extended Min Sum,EMS）译码算法收敛速度慢、运算复杂度高的问题,提出一种多元LDPC码列分层动态检泡（Dynamic Bubble-Check,DBC）译码算法。首先对变量节点按不同列重进行分层处理,译码时率先更新列重较大分层的变量节点消息,不同层之间采用串行方式进行消息传递,通过并串结合的方式降低译码迭代次数。在校验节点消息更新过程中,采用动态检泡方法减少EMS算法中的运算量,降低算法复杂度。仿真结果表明,在几乎不损失性能的前提下,该算法的平均最大迭代次数仅为EMS译码算法的50%,复杂度降低为EMS算法的50%。     

基于二分图的乘积码迭代译码算法

该文给出了由汉明分量乘积码构造广义低密度(GLD)码的一般方法。基于所得稀疏矩阵的二分图,并结合分组码与低密度校验(LDPC)码的译码算法,设计出一种新颖的可用于乘积码迭代译码的Chase-MP算法。由于所得二分图中不含有长度为4和6的小环,因而大大减少图上迭代时外信息之间的相关性,进而提高译码性能。对加性高斯白噪声(AWGN)及瑞利(Rayleigh)衰落信道下,汉明分量 (63,57,3)2 乘积码的模拟仿真显示,该算法能够获得很好的译码性能。与传统的串行迭代Chase-2算法相比,Chase-MP算法适合用于全并行译码处理,便于硬件实现,而且译码性能优于串行迭代Chase-2算法。     

多径衰落信道下LDPC码初始译码消息研究

LDPC码初始译码消息是LDPC码密度演进研究的必要条件。本文简述了LDPC码的相关基础知识．重点研究了Rician衰落信道及Rayleigh信道下LDPC码的初始译码消息的概率密度．给出了译码消息的对称性和稳定性的表达，探讨了BP和BP_based两种译码方法的初始消息的概率密度形式，对于不同信道参数和译码算法下的初始消息的概率聚集函数（PMF：Probability Mass Function）进行了比较。     

光正交码在LDPC码中的应用性能分析

主要分析LDPC（低密度奇偶校验）码日矩阵不同构造的译码性能,通过在4／5码率、990码长、AWGN（加性高斯白噪声）信道、BP（置信传播）译码算法条件下,先采取随机构造的方式进行仿真分析,然后将光正交码的概念引入H矩阵的设计,并进行相应的改进,通过计算机仿真,发现通过光正交码改进H矩阵构造设计的LDPC码不仅性能优于随机构造的LDPC码,而且还具有循环结构。     

基于FFT-BP算法的多元域LDPC码译码器设计与FPGA实现

GF(q)域上的LDPC码是二进制LDPC码的扩展,它具有比二进制LDPC码更好的纠错性能。FFT-BP算法是高效的LDPC码译码算法,本文在GF(4)域上探讨该算法的设计与实现。本文的创新之处在于,根据FFT-BP算法的特点设计了一种利用Tanner图进行信息索引的方式,简化了地址查询模块的设计。实验表明,在归一化信噪比为2.6dB时,译码器的误码率可达到10-6。     

一种低译码复杂度的Turbo架构LDPC码

针对低密度奇偶校验(LDPC)码较大的译码复杂度和RAM占用,该文提出了一种低译码复杂度的Turbo架构LDPC码并行交织级联Gallager码 (Parallel Interleaved Concatenated Gallager Code,PICGC)。该文给出了PICGC的设计方法和编译码算法,并分析比较了PICGC译码器与LDPC译码器所需的RAM存储量,推导出RAM节省比的上界。理论分析和仿真结果表明,PICGC以纠错性能略微降低为代价,有效地降低译码复杂度和RAM存储量,且译码时延并未增加,是一种有效且易于实现的信道编码方案。     

LDPC码及其应用

先在阐述几种LDPC编码的基础上分析了多进制LDPC编码优点;接着介绍作为解释LDPC码和积译码算法的因子图;最后分析了LDPC码的优势以及它在通信领域中应用的可行性。     

中长帧非规则LDPC码译码器的FPGA实现

LDPC(低密度奇偶校验码)是一种优秀的线性分组码,是目前距香农限最近的一类纠错编码。与Turbo码相比,LDPC码能得到更高的译码速度和更好的误码率性能,从而被认为是下一代通信系统和磁盘存储系统中备选的纠错编码。简要介绍了适于硬件实现的LDPC码译码算法,并基于软判决译码规则,使用Verilog硬件描述语言,在X ilinx V irtex2 6000 FPGA上实现了码率为1/2、帧长504bit的非规则LDPC码译码器。     

突发错误信道下的多元LDPC码设计与性能分析

分析比较了结构化非规则多元重复累计码、Turbo码和二元LDPC码在单突发删除信道和高斯突发深衰落信道上的纠错性能,同时提出了 QLDPC 在突发信道下的两条设计准则。针对突发信道设计了一类扩展型S-QIRA码—S-eQIRA,并在单突发删除信道和高斯突发深衰落信道上进行仿真,仿真结果表明该码字具有较强的纠突发错误能力。     

基于LDPC码的数字音频水印算法研究

论文提出了一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的音频水印算法,对水印进行编码预处理后,采用时域去直流的方法并动态改变水印幅度嵌入水印,其中利用了人耳听觉系统的感知特性,把水印加在人耳感知极限下方。通过仿真实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性和不可感知性,而且在水印检测时不需要原始音频信号。     

非规则全分集LDPC码的构造方法

提出一种基于渐进边增长（Progressive Edge．Growth,PEG）算法的非规则全分集低密度奇偶校验（Low—Density Parity—Check,LDPC）码的构造方法。首先根据度分布和码率,对非规则全分集LDPC码中的节点进行度分配;然后对PEG算法中校验节点的选择标准加以约束,生成消除短环的非规则全分集LDPC码;进一步,通过改变局部校验节点剩余度的方法,解决在特殊度分布下算法失效的问题。仿真结果表明,构造的非规则全分集LDPC码在瑞利块衰落信道下能够实现全分集;在码长、码率相同的情况下与规则全分集LDPC码相比,非规则全分集LD—PC码能够获得更高的编码增益。     

在BIAWGN信道下规则LDPC码的设计与仿真分析

LDPC码是一种逼近香农限 ,实现容易 ,系统复杂度低的优秀的线性纠错码。奇偶校验矩阵 H是决定一个 LDPC码性能的关键。本文针对规则 LDPC码 ,提出了两种随机构造 H的方式 :行列都均匀的 evenboth和仅列均匀的 evencol。通过仿真分析发现 ,由 evenboth方式生成的规则 LDPC码性能更好。本文还对规则 LDPC码与卷积码的性能进行了对比 ,证明了规则 LDPC码在中短帧传输下的优异性能。这对 LDPC码投入实际应用具有重要的意义     

数字调幅广播中基于LDPC码的多级编码方案

研究了DAMB系统中基于LDPC码的多级编码方案。首先,设计了MLC分量码的码率,从而给出一种具有自适应特性的以LDPC码为分量码的多级编码方案。提出了基于可靠信息传播的多级译码方案,该方案不会造成信息丢失,且不需要重编码。构造了一组性能优异的非正则LDPC码并在DAMB信道进行了差错率仿真,结果表明基于LDPC码的MLC方案全面优于标准中RCPC/MLC方案。