具有低编码复杂度准循环扩展LDPC码的构造方法

PEG(Progressive-Edge-Growth)算法是迄今为止构造性能优异的LDPC中短码的一种有效构造方法,然而直接采用该算法构造的LDPC码的编码复杂度正比于码长的平方,这是其实用化过程中的一个瓶颈。针对这一问题,提出一种具有低编码复杂度和低错误平层的准循环扩展LDPC码的构造方法。该算法在PEG算法基础上,先构造出近似下三角结构的半随机基矩阵,然后再对基矩阵进行扩展,该方法可以在不改变基矩阵的度分布比例情况下,有效消除短环。仿真结果表明,所提出的方法构造的LDPC码比原始的PEG算法构造的随机LDPC码具有更低的错误平层,而且编码复杂度更低,更易于硬件实现。     

一种有效的QC-LDPC码设计方法

介绍了QC-LDPC码的基本结构.基于PEG算法和B-LDPC结构提出了一种有效的QC-LDPC码设计方法.仿真结果表明,该方法设计的LDPC码性能和随机构造的LDPC码接近,且编码复杂度低,易于硬件实现.     

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。     

一种改进的基于PEG算法构造QC-LDPC码的方法

提出了一种改进的基于PEG算法构造QC-LDPC码的方法,使用该方法所构造的QC-LDPC码的校验矩阵具有与IEEE802.16e中的QC-LDPC码类似的结构,能够进行快速的编译码。仿真结果表明,所构造的QC-LDPC码性能优于同码率、同扩展因子的IEEE802.16e标准中的QC-LDPC码,且具有较低的误码率平台。     

一种简单递归编码结构的QC-LDPC码优化设计

结合差分进化(Differential Evolution)和PEXIT(Protograph Exitrinsic Information Transfer)方法,提出了一种具有Tam结构的QC-LDPC码优化设计方法,Diff-PEXIT算法,在优化搜素时,保持了低编码复杂度的QCLDPC码的简单编码结构不变.仿真结果表明,Diff-PEXIT算法优化设计的QC-LDPC码性能优于802.16e中的QC-LDPC码和Tam提出的QC-LDPC码,且优化构造出的QC-LDPC码仍然保持了Tam码的简单递归编码结构及低编码复杂度.     

一种可快速编码的QC-LDPC码构造新方法

为解决LDPC码的编码复杂度问题,使其更易于硬件实现,提出了一种可快速编码的准循环LDPC码构造方法。该方法以基于循环置换矩阵的准循环LDPC码为基础,通过适当的打孔和行置换操作,使构造码的校验矩阵具有准双对角线结构,可利用校验矩阵直接进行快速编码,有效降低了LDPC码的编码复杂度。仿真结果表明,与IEEE 802.16e中的LDPC码相比,新方法构造的LDPC码在低编码复杂度的基础上获得了更好的纠错性能。     

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。     

基于PEG算法的QC-LDPC码构造

提出一种QC-LDPC码的构造方法,这种方法利用受约束的PEG算法构造一个符合给定度分布的LDPC码基矩阵,能够保证构造出来的LDPC码短环的数量比较少,且具有线性时间编码.该方法在基矩阵的基础上利用缩短RS码集合的构造方法得到对应位置的偏移地址,以保证所构造的LDPC码的最小码距.最后给出构造的QC-LDPC码与DV...     

一种快速编码的半随机LDPC码构造研究

低密度奇偶校验码(LDPC码)具有逼近Shannon限的优异纠错性能,在信道编码领域的应用越来越广泛,但是LDPC码的编码复杂性一直是制约其普遍应用的突出问题。奇偶校验矩阵的结构则直接决定着LDPC码的编码复杂度和译码性能。提出一种准双对角线结构的半随机LDPC码奇偶校验矩阵的构造方法,它具有IEEE 802.16e标准LDPC码的优异纠错性能和低编码复杂度,同时在码率、码长、基础校验矩阵和扩展因子等设计方面更具灵活性,能更好地适应工程实践的需要。采用这种构造方法,以(16 384,8 192)LDPC码为例进行快速迭代编码,能够获得优异的译码性能,可以用于实现高速率低复杂度的LDPC译码器设计。     

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。     

800Mbps准循环LDPC码译码器的FPGA实现

本文提出了一种适用于准循环低密度校验码的低复杂度的高并行度译码器架构。通常准循环低密度校验码不适于设计有效的高并行度高吞吐量译码器。我们通过利用准循环低密度校验码的奇偶校验矩阵的结构特点,将其转化为块准循环结构,从而能够并行化处理译码算法的行与列操作。使用这个架构,我们在Xilinx Virtex-5 LX330 FPGA上实现了(8176,7154)有限几何LDPC码的译码器,在15次迭代的条件下其译码吞吐量达到800Mbps。      

Efficient encoding of quasi-cyclic low-density parity-check codes

Quasi-cyclic (QC) low-density parity-check (LDPC) codes form an important subclass of LDPC codes. These codes have encoding advantage over other types of LDPC codes. This paper addresses the issue of efficient encoding of QC-LDPC codes. Two methods are presented to find the generator matrices of QC-LDPC codes in systematic-circulant (SC) form from their parity-check matrices, given in circulant form. Based on the SC form of the generator matrix of a QC-LDPC code, various types of encoding circuits using simple shift registers are devised. It is shown that the encoding complexity of a QC-LDPC code is linearly proportional to the number of parity bits of the code for serial encoding, and to the length of the code for high-speed parallel encoding.     

光通信系统中一种低复杂度的AP-QC-LDPC码新颖构造方法

提出了一种低复杂度的具有等差数列(AP)特性的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,该方法结构简单,节省了存储空间,可根据实际需要灵活地改变码长和码率.利用该方法构造出的AP-QC-LDPC(4599,4307)码的校验矩阵的每行元素为等差数列,且公差单调递增,所以该校验矩阵不含有4环.仿真结果表明:在误码率(BER)为10-6时,该AP-QC-LDPC(4599,4307)码比ITU-T G.975中的RS(255,239)码和ITU-T G.975.1中LDPC(32640,30592)码的净编码增益(NCG)分别改善了约2.19和1.48 dB,比基于有限域乘群的eIRA-QC-LDPC(4599,4307)码和QC-LDPC(3780,3540)码的净编码增益分别提高了约0.16和0.2dB.该方法构造的AP-QC-LDPC(4599,4307)码具有更好的纠错性能,能更好地适应光通信系统的需求.     

一种利用完备差集构造原模图QC-LDPC码的方法

利用组合数学中的完备差集,对原模图提出了一种新颖的准循环低密度奇偶校验码(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)扩展方法。该方法能大幅降低编译码的复杂度,所得到的校验矩阵中不存在四环。仿真结果表明:利用该方法构造出的P-CDS-QC-LDPC(798,399)码,在BER为10-4时,对比基于完备差集构造的同码率CDS-QC-LDPC(1092,546)码,其净编码增益提高约0.24dB。在BER为10-5时,对比基于渐近边增长(Progressive EdgeGrowth,PEG)算法构造的同码率PEG-LDPC(900,450)码,其净编码增益提高约0.15dB。     

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。     

Construction of type-II QC-LDPC codes with fast encoding based on perfect cyclic difference sets

In view of the problems that the encoding complexity of quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes is high and the minimum distance is not large enough which leads to the degradation of the error-correction performance, the new irregular type-II QC-LDPC codes based on perfect cyclic difference sets (CDSs) are constructed. The parity check matricesof these type-II QC-LDPC codes consist of the zero matrices with weight of 0, the circulant permutation matrices (CPMs) with weight of 1 and the circulant matrices with weight of 2 (W2CMs). The introduction of W2CMs in parity check matrices makes it possible to achieve the larger minimum distance which can improve the error-correction performance of the codes. The Tanner graphs of these codes have no girth-4, thus they have the excellent decoding convergence characteristics. In addition, because the parity check matrices have the quasi-dual diagonal structure, the fast encoding algorithm can reduce the encoding complexity effectively. Simulation results show that the new type-II QC-LDPC codes can achieve a more excellent error-correction performance and have no error floor phenomenon over the additive white Gaussian noise (AWGN) channel with sum-product algorithm (SPA) iterative decoding.     

改进型多元QC-LDPC码的构造及其在PDM-CO-OFDM系统中的应用

位长度相同的多元LDPC(NB-LDPC)码优于相应的二 元LDPC(B-LDPC)码,但是它的实现复杂度相对较高。为了降低NB- LDPC码的实现复杂度,提高系统的编码增益,利用置换多项式的方法对一般多元准循 环LDPC(NB-QC-LDPC)码进行改进,并将改进后的NB-QC-LDPC码应用于基于偏振复用的 相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统中,详细研究了其传输性能。仿真结果表明:基于GF(4) QC-LDPC 编码的系统性能 明显优于相应的B-QC-LDPC编码的系统性能,而且基于改进型GF(4) QC-LDPC编码的 系统与 一般GF(4) QC-LDPC编码的系统相比,其误码性能可改善0.65dB, 频谱效率提高了2.16bit/s/Hz,抑制信道色散能力和运转复杂度也 均得到了改善。     

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.