光通信系统中基于伽罗华域乘群的QC-LDPC码的一种新颖构造方法

基于Galois域GF(q)乘群,提出了一种构造简单且编码容易实现的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,可灵活地调整码长、码率,且编译码复杂度低。用本文方法构造了适用于光通信系统的非规则QC-LDPC(3843,3603)码,仿真表明,与已广泛用于光通信系统中的经典RS(255,239)码相比,用本文方法构造的码具有更好的纠错性能,且其性能优于用SCG方法构造的LDPC码和规则的QC-LDPC(4221,3956)码,适合用于高速长距离光通信系统。     

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。     

LDPC码的改进及在相干光OFDM系统中的应用

LDPC码(低密度奇偶校验码)是一种具有超强纠错性能和接近香农极限性能的码型,将改进后的准循环LDPC码(QC-LDPC)和LDPC卷积码应用于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中,采用典型的光纤信道的简化模型,基于MATLAB仿真软件得到了系统的频谱图、星座图及LDPC编码前后的误码率曲线图.研究表明,LDPC码具有抑制信道色散、降低系统误码率和提高系统性能等优点.     

可逆QC-LDPC码的构造及其在水声通信系统中的性能

该文提出一种通过合理设置零矩阵构造可逆准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)的方法,解决了传统QC- LDPC码校验矩阵不满秩及编码复杂度高的问题。将循环矩阵对应于有限域中的多项式,利用扩展的欧几里德算法构造可逆校验矩阵,克服了传统QC-LDPC码码率大于设计码率的问题。编码时先将校验矩阵分块,然后利用扩展欧几里德算法回溯求解循环矩阵的逆矩阵,显著降低了编码复杂度。EXIT图证明了译码器的收敛性。仿真表明短码时纠错性能优于随机LDPC码,适用于水声通信系统。另外,将可逆QC-LDPC码应用于ZP-OFDM系统的仿真表明QC-LDPC码能较大地提高水下通信系统的鲁棒性。     

一种基于修饰技术的改进QC-LDPC码构造方法

基于修饰技术提出了一种改进的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法.该方法构造的QC-LDPC码具有较低的编码复杂度,其校验矩阵围长至少为6,避免了四环的出现,具有良好的围长特性.仿真分析表明:通过该构造方法构造的码率为93.7％的QC-LDPC(3969,3717)码在降低其编码复杂度的情况下,拥有与其对应的未应用修饰技术的QC-LDPC(3969,3719)码相媲美的纠错性能;并且在相同条件下,QC-LDPC(3969,3717)码的纠错性能要好于利用随机构造方法构造的PEG-LDPC (3969,3720)码,以及ITU-T G.975中已广泛用于光通信系统中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码,更适合于光通信系统.     

基于LDPC码的OFDM系统性能分析

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术,已成为实现高速数据传输的主流技术,在无线局域网、HDTV中得到广泛应用;低密度奇偶校验(LDPC)码是一种译码复杂度低的纠错码,可获得接近香农限的优异性能。本文提出了结合LDPC码的COFDM系统方案,阐述了相关原理,对其性能进行了仿真分析,比较了在不同调制方法下系统的性能差异,并将基于LDPC码和Turbo码的COFDM系统在不同信道中的误码性能进行了对比。仿真结果表明,基于LDPC码的COFDM系统在提供较高比特传输速率的同时也具有良好的纠错性能。     

基于QC-LDPC码的MIMO-OFDM系统的性能仿真

QC-LDPC码是一个十分重要的LDPC码研究分支。QC-LDPC码(准循环低密度奇偶校验码)是一类结构化的LDPC码,其校验矩阵H采用准循环方式构造,具有实现复杂度低的特点,易于硬件实现。大量研究人员认为,MIMO-OFDM技术将会成为4G的核心技术。将QC-LDPC码与MIMO-OFDM系统相结合,分析了在时变频率选择性衰落信道下的系统性能。仿真结果表明,在时变频率选择性衰弱信道下,QC-LDPC码与随机构造的LDPC码具有接近的系统性能。     

LDPC-COFDM系统在多径衰落信道下的性能分析

将正交频分复用(OFDM)技术应用于多径衰落信道下的高速数据传输是一个极富吸引力的方案,包括卷积码、RS码、Turbo码在内的多种纠错编码都曾被应用在OFDM系统中.最近,一种新的编码方案--低密度奇偶校验码(LDPC)引起了人们的注意.LDPC具有低的解码复杂度和逼近香农限的性能.文中仿真分析了LDPC-COFDM(编码正交频分复用)系统的性能,并与Turbo码系统进行了对比,结果表明该系统在多径衰落信道下显示出更为优越的性能.     

基于改进2-DGRS码的QC-LDPC码高效构造

利用GRS(generalized reed-solomon)码的生成多项式提出了基于改进的2-D GRS(two-dimensional GRS)码设计和构造QC-LDPC(quasi-cyclic low density parity-check)码的方法,使所构造的码具有较好的译码性能。同时在码的构造过程中,考虑到了准双对角线结构和合适的度分布。不同码率的LDPC码用于和新设计的QC-LDPC码进行测试和比较。实验结果表明,所提出的码构造方法可加快LDPC码校验矩阵的构造,同时基于所提出方法构造的QC-LDPC码可提高译码性能,并降低编码复杂度。     

多元速率兼容LDPC码的自适应编码调制系统研究

本文设计了一种基于有限域GF(q)上的多元速率兼容LDPC (RC-LDPC) 码结合高阶调制的自适应编码调制(Adaptive Coded Modulation, ACM) 系统。并提出了多元RC-LDPC码在独立和相关衰落信道下的增量冗余型自适应编码调制方案。本方案中多元LDPC码码率从1/3到5/6灵活变化,以较低的系统复杂度,有效提高了系统的频带利用率。仿真结果表明:随着系统吞吐率提高,多元ACM系统相对于二元ACM系统具有越来越明显的编码增益,最高可达约9 dB。      

High-Rate Nonbinary Regular Quasi-Cyclic LDPC Codes for Optical Communications

The parity-check matrix of a nonbinary (NB) low-density parity-check (LDPC) code over Galois field GF(q) is constructed by assigning nonzero elements from GF(q) to the 1s in corresponding binary LDPC code. In this paper, we state and prove a theorem that establishes a necessary and sufficient condition that an NB matrix over GF(q), constructed by assigning nonzero elements from GF(q) to the 1s in the parity-check matrix of a binary quasi-cyclic (QC) LDPC code, must satisfy in order for its null-space to define a nonbinary QC-LDPC (NB-QC-LDPC) code. We also provide a general scheme for constructing NB-QC-LDPC codes along with some other code construction schemes targeting different goals, e.g., a scheme that can be used to construct codes for which the fast-Fourier-transform-based decoding algorithm does not contain any intermediary permutation blocks between bit node processing and check node processing steps. Via Monte Carlo simulations, we demonstrate that NB-QC-LDPC codes can achieve a net effective coding gain of 10.8 dB at an output bit error rate of 10^-12. Due to their structural properties that can be exploited during encoding/decoding and impressive error rate performance, NB-QC-LDPC codes are strong candidates for application in optical communications.     

一种基于循环移位矩阵的LDPC码构造方法

具有准循环结构的低密度奇偶校验码(QC-LDPC Codes)是目前被广泛采用的一类LDPC码。本文提出了一种结合PEG算法构造基于循环移位矩阵的QC-LDPC码的方法。该方法首先将QC-LDPC码传统的基于比特的二分图简化为基于Block的二分图,然后在该图中采用PEG算法遵循的环路最大原则确定每一个循环移位矩阵的位置,最后根据QC-LDPC码的环路特性为每一个循环移位矩阵挑选循环移位偏移量。利用该算法,本文构造了长度从1008bit到8064bit,码率从1/2到7/8各种参数的LDPC码。仿真结果表明,本文构造的LDPC码性能优于目前采用有限几何、两个信息符号的RS码、组合数学等常用的代数方法构造的QC-LDPC码。     

多元LDPC译码器设计

在多元低密度奇偶校验码(NB-LDPC)的扩展最小和译码算法（EMS）中,由于消息向量的递归计算和校验/变量节点信息之间的迭代交换,导致译码器存在较大延迟。针对此问题本文提出了一种新型译码器结构,它优化了校验节点更新单步运算单元,根据前向后向算法规则,以3路单步运算单元完成校验节点更新,硬件资源消耗略有增加,但所需时钟周期约降为一般结构的1/3;并采用全并行运算的变量节点信息更新单元,无需利用前向后向算法将更新过程分解为多个单步运算,消除了变量节点更新的递归计算,且具有低复杂度低延时等优点,并在现场可编程门阵列(FPGA)Xilinx Virtex-4 (XC4VLX200)平台上对一个GF(16)域上(480,360)的准循环多元LDPC码进行了综合仿真。仿真结果证明,设计的译码器在较小资源消耗条件下能成倍提高吞吐量。      

An Efficient VLSI Architecture for Nonbinary LDPC Decoders

Low-density parity-check (LDPC) codes constructed over the Galois field $ hbox{GF}(q)$, which are also called nonbinary LDPC codes, are an extension of binary LDPC codes with significantly better performance. Although various kinds of low-complexity quasi-optimal iterative decoding algorithms have been proposed, the VLSI implementation of nonbinary LDPC decoders has rarely been discussed due to their hardware unfriendly properties. In this brief, an efficient selective computation algorithm, which totally avoids the sorting process, is proposed for Min–Max decoding. In addition, an efficient VLSI architecture for a nonbinary Min–Max decoder is presented. The synthesis results are given to demonstrate the efficiency of the proposed techniques.      

Weighted nonbinary repeat-accumulate codes

Repeat-accumulate (RA) codes are random-like codes having remarkably good performance over an additive white Gaussian noise (AWGN) channel, like turbo and low-density parity-check (LDPC) codes. In this correspondence, we introduce an ensemble of random codes called "weighted nonbinary repeat-accumulate (WNRA) codes" whose encoder consists of a nonbinary repeater, a weighter, a pseudorandom symbol interleaver, and an accumulator over a finite field GF(q). They can be decoded in a simple way by applying the sum-product algorithm to their factor graphs over GF(q). Simulation results show that WNRA codes with proper weighting values over GF(4) or GF(8) are superior to binary RA codes on AWGN channels.     

Quasi-cyclic LDPC codes for fast encoding

In this correspondence we present a special class of quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes, called block-type LDPC (B-LDPC) codes, which have an efficient encoding algorithm due to the simple structure of their parity-check matrices. Since the parity-check matrix of a QC-LDPC code consists of circulant permutation matrices or the zero matrix, the required memory for storing it can be significantly reduced, as compared with randomly constructed LDPC codes. We show that the girth of a QC-LDPC code is upper-bounded by a certain number which is determined by the positions of circulant permutation matrices. The B-LDPC codes are constructed as irregular QC-LDPC codes with parity-check matrices of an almost lower triangular form so that they have an efficient encoding algorithm, good noise threshold, and low error floor. Their encoding complexity is linearly scaled regardless of the size of circulant permutation matrices.     

GF(2p)LDPC编码的相位调制OFDM系统在瑞利衰落信道的性能

OFDM是一项能有效对抗高速无线通信中多径衰落的关键技术，为了进一步提高OFDM系统的误码性能，许多信道编码技术已被应用于OFDM系统中，二元域LDPC码以其近香农限的误码性能和较低的译码复杂度成为研究的热点。在AWGN信道下，多元域LDPC码比等效码长的二元域LDPC码有更好的纠错性能。本文提出了一种将多元域LDPC码经过MPSK调制后用于OFDM系统的新方法。仿真结果表明，在多径衰落信道下，通过合理选择多元LDPC码域的阶数和调制的方法，多元域LDPC编码的高阶调制OFDM系统比等效码长的二元域LDPC编码OFDM系统具有更好的性能，并且由于采用了多元域LDPC的快速BP译码，译码复杂度只是稍有增加。