基于原模图的8环QC-LDPC码构造方法

针对当前准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check, QC-LDPC)码存在短环及纠错性能不够好的问题,基于原模图提出一种新颖的QC-LDPC码构造方法。该方法选择码长码率可灵活调整的原模图作为基矩阵,再结合具有特殊性质的卢卡斯数列和等差数列,通过原模图的低译码门限和数列的特殊性质,构造校验矩阵环长至少为8,且所需存储空间少,易于硬件实现。仿真结果表明：该方法构造的PLA-QC-LDPC(2400,1200)码与同等码长码率中基于卢卡斯数列和最大公约数序列的可快速编码的非规则LG-QC-LDPC码、基于素数和乘法表构造的PM-QC-LDPC码以及基于原模图和消除基本陷阱集的非规则PL-QC-LDPC码相比,净编码增益均有一定程度的提高。     

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.     

卫星激光通信中基于Zig-Zag结构的原模图QC-LDPC码构造方法

为应对卫星激光通信信道的时变性、改善传输的可靠性,提出一种基于Zig-Zag结构的原模图QC-LDPC码构造方法.该方法将原模图与Zig-Zag结构的移位系数设计方法相结合,构造校验矩阵围长至少为8且码长码率可灵活选择的ZZ-QC-LDPC码.仿真结果表明:该方法所构造的ZZ-QC-LDPC码在误码率为10-6时,与同码率下基于等差数列和原模图构造的QC-LDPC码和基于最大公约数构造的QC-LDPC码以及具有大围长快速编码特性的QC-LDPC码相比,其净编码增益分别提高了约0.2,0.1和0.64 dB,且在较大码率范围内均具有良好的纠错性能.     

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。     

基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets, EETS)和围长约束(Girth Constraints, GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth, PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression, AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。     

光传输系统中基于Bose第一类方法对QC-LDPC码的一种新颖构造方法

基于平衡不完全区组设计(BIBD)、循环矩阵分解和循环置换矩阵,提出了一种适用于光传输系统的新颖准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)构造方法。利用Bose的第一类方法构造的低密度校验矩阵对其进行循环列分解得到相应的模板矩阵,再利用合适的循环置换矩阵对其进行扩展。采用该方法构造的QC-LDPC码具有良好的结构,且可根据实际需要来灵活地选择码长和码率。仿真结果表明:在误码率为10-6时其码率均为93.7%的情况下,该方法构造的novel-QC-LDPC(10992,10305)码比ITU-T G.975中RS(255,239)码的净编码增益(NCG)改善了约1.8d B。因此该构造方法所构造的QC-LDPC码具有更好的纠错性能,更适合高速长距离的光传输系统。     

利用完备差集构造QC-LDPC码

针对准循环低密度奇偶校验( QC-LDPC)码中循环置换矩阵的移位次数的确定问题,提出了一种利用组合设计中完备差集( PDF)构造QC-LDPC码的新颖方法。当循环置换矩阵的维度大于一定值时,该方法所构造的规则QC-LDPC码围长至少为6,具有灵活选择码长和码率的优点,且所需的存储空间更少,降低了硬件实现的复杂度。仿真结果表明：在误码率为10-5时,所构造的码率为3/4的PDF-QC-LDPC(3136,2352)与基于最大公约数(GCD)构造的GCD-QC-LDPC(3136,2352)码和基于循环差集(CDF)构造的CDF-QC-LDPC(3136,2352)码相比,其净编码增益(NCG)分别有0.41 dB和0.32 dB的提升;且在码率为4/5时,所构造的PDF-QC-LDPC (4880,3584)码比GCD-QC-LDPC(4880,3584)码和CDF-QC-LDPC(4880,3584)码的NCG分别改善了0.21 dB和0.13 dB。     

光通信中基于BIBD与循环矩阵分解的QC-LDPC码新颖构造方法

为了满足光通信系统中对纠错码高码率、低误码率(EBR)的要求,基于平衡不完全区组设计(BIBD)和循环矩阵分解,提出一种构造简单的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,并构造了适用于光通信系统的规则BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码。仿真结果表明,在BER=10-6时其码率均为93.7%的情况下,所构造的BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码的净编码增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码改善了约2.2dB,并且比只基于BIBD所构造的同码率同码长的规则BIBD-QC-LDPC(6736,6315)和基于伽罗华域(GF)乘群所构造的同码率的非规则QC-LDPC(3843,3603)码都分别改善了约0.2dB。因而,运用本文方法构造的QC-LDPC码型的纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。并且,本文方法还具有BIBD构造方法的优点,可灵活地调整码率码长。     

卫星激光通信中一种基于矩阵扩展的RC-LDPC码构造方法

为降低卫星激光通信系统中的硬件资源,结合斐波那契数列的性质,基于矩阵扩展的方法提出了一种码率兼容低密度奇偶校验(Rate-Compatible Low-Density Parity-Check,RC-LDPC)码的构造方法。用该方法所构造的RC-LDPC码围长为6且具有准循环特性,所需存储元素少,降低了计算复杂度,利于硬件实现,更适合在卫星激光系统中传输。仿真结果表明:利用该方法构造的RC-LDPC码在较大码率范围内均具有良好的译码性能,且在相同条件下,当误码率(BER)为10-6时,所构造的RC-LDPC码与同码率、同码长的其他码型相比较,其净编码增益均有一定提高。     

基于基矩阵排列优化算法的非规则准循环低密度奇偶校验码构造

为了提升非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的误码率性能、降低构造算法的复杂度,该文提出一种基于基矩阵排列优化算法的非规则QC-LDPC码构造方法。首先,利用基于外部信息传递(EXIT)图的阈值分析算法得到满足码率和列重要求的非规则QC-LDPC码的最优度分布,然后将围长和短环数量作为新的约束条件对具有最优度分布的码集进行分析,得到具有最优度分布和最少短环数量的最优基矩阵排列结构,最后,根据得到的基矩阵对规则指数矩阵进行置零操作得到目标非规则QC-LDPC码。该构造方法相对于随机构造方法具有更低的实现复杂度,同时可以通过改变算法的参数值实现码长和码率的灵活设计。仿真结果表明,与现有的一些构造方法相比,所提方法构造的非规则QC-LDPC码在加性高斯白噪声(AWGN)信道上具有更好的误码率性能。     

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 method of QC-LDPC codes based on multiplicative group of finite field in optical communication

In order to meet the needs of high-speed development of optical communication system, a construction method of quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes based on multiplicative group of finite field is proposed. The Tanner graph of parity check matrix of the code constructed by this method has no cycle of length 4, and it can make sure that the obtained code can get a good distance property. Simulation results show that when the bit error rate (BER) is 10-6, in the same simulation environment, the net coding gain (NCG) of the proposed QC-LDPC(3 780, 3 540) code with the code rate of 93.7% in this paper is improved by 2.18 dB and 1.6 dB respectively compared with those of the RS(255, 239) code in ITU-T G.975 and the LDPC(3 2640, 3 0592) code in ITU-T G.975.1. In addition, the NCG of the proposed QC-LDPC(3 780, 3 540) code is respectively 0.2 dB and 0.4 dB higher compared with those of the SG-QC-LDPC(3 780, 3 540) code based on the two different subgroups in finite field and the AS-QC-LDPC(3 780, 3 540) code based on the two arbitrary sets of a finite field. Thus, the proposed QC-LDPC(3 780, 3 540) code in this paper can be well applied in optical communication systems.     

基于准循环LDPC码和SLM法降低PAPR的新方法

由于具有频谱利用率高、抗多径衰落能力强等优点,正交频分复用(OFDM)技术已成为通信领域的研究热点之一。但是OFDM技术中存在的高峰均功率比(PAPR),为其实用化设置了障碍。本文提出利用不规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码作为信道编码技术,联合选择映射(SLM)算法抑制高峰均功率比。其中,不规则QC-LDPC码的生成矩阵由校验矩阵中的子矩阵直接构造得到。相对于传统的选择映射算法,该方法能发挥LDPC码和SLM法的联合优势,同时由于采用基于置信传播(BP)的迭代译码算法,计算复杂度低、译码速度快。仿真结果表明,该联合方法既能有效地改善OFDM信号的PAPR特性,又能保证系统获得可靠的误码率性能,且实现简单。      

一种基于AP与消除基本陷阱集的低错误平层QC-LDPC码构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的问题,提出了一种基于等差数列(AP)和消除基本陷阱集(ETS)的低错误平层QC-LDPC码构造方法。该方法利用改进的ETS消除算法构造基矩阵,以减少基本矩阵中的小基本陷阱集。然后利用特殊性质的等差数列(AP)确定循环移位系数,扩展得到最终的校验矩阵。该构造方法的计算复杂度低且码字的码长、码率可灵活设计。并且仿真结果表明,所构造码率为0.5的PEG-Trap set-AP(PTAP)-QC-LDPC(1200,600)码,在误码率为10-6时,与IEEE 802.16标准中QC-LDPC(1200,600)码、利用PEG算法与AP的PEG-AP-QC-LDPC(1200,600)码、通过控制环(CC)的CC-QCLDPC(1200,600)码和基于等差数列的AP-QC-LDPC(1200,600)码相比较,其净编码增益分别提升了0.08,0.31,0.57和0.64dB,有效地改善了高信噪比区域的纠错性能,且未出现明显的错误平层。     

A novel construction scheme of QC-LDPC codes based on the RU algorithm for optical transmission systems

A novel lower-complexity construction scheme of quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes for optical transmission systems is proposed based on the structure of the parity-check matrix for the Richardson-Urbanke (RU) algorithm. Furthermore, a novel irregular QC-LDPC(4 288, 4 020) code with high code-rate of 0.937 is constructed by this novel construction scheme. The simulation analyses show that the net coding gain (NCG) of the novel irregular QC-LDPC(4 288,4 020) code is respectively 2.08 dB, 1.25 dB and 0.29 dB more than those of the classic RS(255, 239) code, the LDPC(32 640, 30 592) code and the irregular QC-LDPC(3 843, 3 603) code at the bit error rate (BER) of 10-6. The irregular QC-LDPC(4 288, 4 020) code has the lower encoding/decoding complexity compared with the LDPC(32 640, 30 592) code and the irregular QC-LDPC(3 843, 3 603) code. The proposed novel QC-LDPC(4 288, 4 020) code can be more suitable for the increasing development requirements of high-speed optical transmission systems.