一种具有较大围长的正则LDPC码构造方法

提出一种新的具有较大围长的正则LDPC码构造方法。首先介绍以矩阵分裂技术为基础的高围长正则LDPC码的构造方法,并在此基础上分析了设计围长时参数的选取方法。仿真表明,用这种方法构造的正则LDPC码围长可以达到12,并且在AWGN信道下的性能不差于相同参数、随机构造的LDPC码,在高信噪比时甚至优于相同参数的随机码。     

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。     

多码率LDPC码高速译码器的设计与实现

低密度奇偶校验码(LDPC码)以其接近香浓极限的性能得到了广泛的应用.如何在.FPGA上实现多码率LDPC码的高速译码,则是LDPC码应用的一个焦点.本文介绍了一种多码率LDPC码及其简化的和积译码算法;设计了这种多码率LDPC码的高速译码器,该译码器拥有半并行的运算结构和不同码率码共用相同的存储单元的存储资源利用结构,并以和算法与积算法功能单元同时工作的机制交替完成对两个码字的译码,提高了资源利用率和译码速率.最后,本文采用该结构在FPGA平台上实现了码长8064比特码率7/8、6/8、5/8、4/8、3/8五个码率的多码率LDPC码译码器.测试结果表明,译码器的有效符号速率达到200Mbps.     

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。     

基于FPGA的LDPC编码设计

针对低密度奇偶校验码(简称LDPC码)的直接编码运算量较大、复杂度高,根据Richardson和Urbanke(RU)建议的编码方案,介绍一种适于在FPGA上实现,利用有效校验矩阵来降低编码复杂度的LDPC编码方案,给出了编码器设计实现的原理和编码器的结构和基本组成.在Quartus Ⅱ 7.2软件平台上采用基于FPGA的VHDL语言实现了有效的编码过程.结果表明:此方案在保证高效可靠传输的同时降低了实现的复杂度.这种编码方案可灵活应用于不同的校验矩阵H,码长和码率的系统中.     

基于等差数列的LDPC码编码器设计

本文提出一种基于等差数列构造LDPC码的新码类,称为D-LDPC码.文中给出了D-LDPC码的 D 矢量和 D 矩阵的定义,提供一个不含4线循环的确定结构的稀疏奇偶校验矩阵 H 的通用结构,提出一种递归形式的D-LDPC码编码器设计算法.D-LDPC码的编码计算复杂度为O(M),低于卷积码的O(N)复杂度;在中、低码长,任意码率时,性能可与卷积码比美,甚至超越卷积码;编码参数设计灵活,既能与现有标准兼容,又能满足未来发展的需求.     

光通信系统中基于等差矩阵的QC-LDPC码

基于等差矩阵的性质特征,提出了一种QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验)码的新颖构造方法。该构造方法易于有效编译码,具有良好的围长特性,可有效避免四环,使生成的码字不受短环的干扰,且在硬件实现方面可节省存储空间。仿真结果表明:当误码率达到10-7时,该构造方法造出的高码率QC-LDPC(3780,3542)码与ITU-T G.975中的RS(255,239)码相比,其净编码增益提高了约2.1dB,具有更好的纠错性能;与QC-LDPC(4221,3956)码相比,净编码增益提高了0.35dB。     

Girth-8 (3,L)-规则QC-LDPC码的一种确定性构造方法

对于围长(girth)至少为8的低密度奇偶校验(LDPC)码,目前的绝大多数构造方法都需要借助于计算机搜索。受贪婪构造算法启发,该文利用完全确定的方式构造出一类围长为8的(3, L)- 规则QC-LDPC码。这类QC-LDPC码的校验矩阵由3L个PP的循环置换矩阵构成。对于任意整数P3L2/4,这类校验矩阵的围长均为8。     

几种LDPC码的性能比较

重点比较基于MacKay方法构造的随机LDPC码、具有准循环特点的LDPC码,以及π-旋转LDPC码的性能.通过计算机仿真比较可看出,这几种码在构造中都未考虑优化情况下,其性能差异不大.但是从编译码复杂度角度来看,π-旋转LDPC码和准循环LDPC码可以分别利用其奇偶校验矩阵中的双对角结构和移位循环结构来简化编译码,因而这两种较随机构造的码更易于硬件实现,更具有实际应用价值.     

基于 Q -矩阵的LDPC码编码器设计

本文给出 Q 矩阵的定义,在此基础上提出由 Q 矩阵构造的LDPC码新码族;研究 Q 矩阵的性质,根据 Q 矩阵的性质和变化形式,提出一种构造稀疏奇偶校验矩阵 H 的算法,同时给出一种基于 Q 矩阵的LDPC码编码器设计算法.模拟仿真表明,采用和积迭代解码算法,在0.5码率,6144码长,10^-5以下误码率时, Q 矩阵LDPC码目前的最好性能达到离香农限1.5dB.本文还研究了快速搜索 Q 矩阵的算法.如果对 Q 矩阵采用离线搜索,在线存储 Q 矢量的方式,可使构造 H 矩阵的计算复杂度为零,编码器算法复杂度与编码长度N成线性关系. Q 矩阵LDPC码不同于现有其它结构LDPC码的独特之处在于,对码长和码率参数的设计具有高度灵活性,使其能与现有标准兼容.     

准循环LDPC码的部分并行译码算法

IEEE802.16e标准定义的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码。针对LDPC码校验矩阵的稀疏准循环特性,对基于部分并行结构的归一化最小和(NMS)译码算法进行了研究,给出了译码信息量化和信息交换的方法。通过数值仿真验证了译码算法在高斯信道中的译码性能,并利用现场可编程门阵列(FPGA)对该译码算法进行了实现。     

适用于准循环LDPC码译码器的新型循环移位置换结构设计

循环移位置换单元是准循环LDPC码的部分并行译码器的重要组成部分。该文研究并证明了Reverse Banyan交换结构在实现信息循环移位时各个基本交换单元的连接规律。基于该规律设计了基于可预置选路算法的无阻塞循环移位置换结构。相比Benes交换结构和Reverse Banyan交换结构,提高了信息循环移位交换的速率,且占用较少的硬件资源和面积。最后设计了一个出线转换单元,该单元适用于各种循环移位交换结构。     

一种LDPC码载波同步方法研究

针对相干检测或同步解调时产生频率的偏差,结合低密度校验码(LDPC)高性能的译码性能,提出了一种纠正频偏的LDPC码载波同步方法。该方法首先用Cordic算法来求解频偏,然后修正各个符号中由频偏带来的相偏,给出了置信传播译码过程。仿真结果表明,该方法能够将乘法操作简化为移位操作,便于硬件实现,而且可以保证LDPC编码系统的性能接近精确同步情况下的性能。     

一种新的准随机LDPC卷积码及窗译码

以Gallager随机LDPC分组码为基础,通过列置换、置数、剪切与合并,构造了一种新的（l,3,6）准随机LDPC卷积码.针对该码类,提出了一种窗扇尺寸固定、滑动步长可选的窗译码算法,大幅降低了寄存器开销和译码延时.仿真实验界定了滑动步长的取值范围,验证了构造方案和窗译码的有效性,测试了不同约束度的准随机LDPC卷积码的误码性能,结果显示约束度l仅为1535即可获得距离香农限约1dB的纠错能力.     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

带宽有效传输下多进制LDPC码的不等错误保护

针对频谱有效的多进制低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check,LDPC）码编码调制系统,本文提出了一种在带宽有效传输下的两级不等保护方案,两级不等错误保护分别来自码字特性和高阶调制,充分利用了码字变量节点的度和高阶调制中比特的不等可靠性。编码调制系统采用多进制LDPC码与高阶调制匹配结合,无需信息转换,针对不同误符号率和误比特率的需求,可在符号级和比特级提供不同可靠性达到不等错误保护的目的。仿真结果表明,在AWGN信道下,采用16QAM调制方式的性能优于16PSK调制方式,利用变量节点的度和高阶调制提供的信息,码字的误符号率和误比特率具有明显的不等错误保护区分度,对于重要的比特给予了较强的保护。      

基于循环移位矩阵的LDPC码构造方法研究

论文提出了一种将矩阵分块并以单位阵的循环移位阵为基本单元构造LDPC码的校验矩阵的方法,降低了LDPC码在和积算法下的译码复杂度。同时,基于这种循环移位矩阵构造的类下三角结构可以减小编码复杂度。仿真和分析结果表明,这种LDPC码相对于随机构造的LDPC码在环长分布、最小汉明距离以及误码率性能方面也具有优越性。     

基于置信传播和波束搜索的LDPC联合译码算法

当置信传播算法BP（Belief Propagation）应用于LDPC短码时,由于传递消息的不独立性,使得译码性能与最大似然译码有较大差距。考虑到LDPC码分布的稀疏性,以及在BP失败译码中仅有少量错误位的统计事实,提出了一种波束搜索算法,把它级联于BP算法来对失败译码进行后处理。在付出一定计算复杂性的代价下,以期提高整体的译码性能。在波束搜索算法的实现中,译码伴随式的信息以及码字位的可靠性信息被融合进对搜索个体的代价函数中。它的目标是在给定的波束宽度下,寻找到失败译码对应的错误样式,从而纠错的目的。仿真结果表明对LDPC短码,此联合算法在译码性能与计算复杂度之间取得较好的折衷。