可快速编码的非规则LDPC码度分布优化

可快速编码的LDPC码校验矩阵的结构特殊,所以在其度分布优化时无法使用一般的优化方法。针对两种可快速编码的非规则LDPC码,提出了带有特定约束的差分进化度分布优化方法。首先分析了扩展非规则重复累积码构造法和循环置换矩阵构造法两种可快速编码LDPC码的构造方法,提出了两种LDPC码度分布序列设计的特定约束,然后阐述了非规则LDPC码的密度进化原理,分析了AWGN信道下密度进化的高斯近似,接着结合差分进化方法,将度分布的特定约束转化为度分布序列各分量的相关性描述以便利用差分进化实现度分布优化,最后给出了优化的度分布序列。仿真结果表明,优化的度分布序列优于先前文献的优化结果。     

非规则LDPC码度分布优化算法研究

由于差分进化和微粒群优化都能实现非规则LDPC码最优度分布序列的搜索,因此有必要分析两种方法的特点和性能以便在特定应用环境中选择合适的方法.针对非规则LDPC码度分布的优化,介绍了差分进化和微粒群优化两种进化方式的极值搜索算法,分析了基于和积算法及其简化算法的密度进化理论,提出了可变步长的门限搜索方法.通过仿真,从算法复杂度和性能两方面比较了几种极值搜索算法和门限计算方法.这对促进LDPC码的理论分析和应用研究具有重要的指导意义,提出的可变步长门限搜索方法可大幅提高门限搜索速度.     

基于差分进化的非规则LDPC码优化设

为优化非规则低密度奇偶校验(LDPC)码的度分布,引入差分进化(DE)极值搜索算法,根据差分进化后的最佳成员矢量,确定非规则LDPC码变量点的度分布。基于期望码率和变量点的度分布调整校验点的度分布,获得期望码率下的LDPC码。为提高优化搜索效率,改进差分进化停止准则,从而有效控制进化迭代次数。在此基础上,设计一组加性高斯白噪声(AWGN)信道下的非规则LDPC码。实验结果表明,该方法的译码复杂度低,设计的LDPC码具有较高的噪声门限。     

码率自由且低误码平台QC-LDPC码的设计

为了提高无线通信系统的纠错能力,本文提出了一种可硬件实现的准循环低密度奇偶校验码的设计方法。这种方法通过改进密度进化算法得到任意码率的好的度分布对,然后采用改进后的PEG算法得到校验母矩阵,接着在置换序列填充校验母矩阵的过程中施加增大围长和ACE约束,使最后得到的QC-LDPC码不仅具有码率自由的优点,并且它的误码平台低。仿真结果表明采用本方法设计的QC-LDPC码与IEEE802.16e中对应码率的QC-LDPC码相比性能更好。     

基于差分算法的反渗透海水淡化优化调度

以系统运行费用为目标的反渗透海水淡化优化调度是一类带有约束的非线性优化问题。针对这一问题,提出一种改进的差分进化算法。该算法对基本差分进化算法中的变异因子和交叉因子进行改进;定义约束违反度函数,将约束优化问题转化为无约束的优化问题。以24小时为一个周期,通过改进的差分进化算法对系统模型进行优化调度。仿真结果表明,改进的算法可以对机组进行优化操作,有效的降低了系统的生产成本。     

非对称信道下离散密度进化及LDPC码设计

为了设计非对称信道下的低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码并分析其性能,本文提出了可实现的基于偏移最小和译码的非对称离散密度进化方法.首先采用组合数学、差分方法和二项式定理等工具推导了低复杂度的非对称信道离散密度进化的迭代公式;应用该迭代公式,进一步对采用偏移最小和译码的LDPC码编码进行优化设计,得到了在非对称信道下不同量化范围和步长的LDPC码的最佳度分布及其性能;最后获得了在高精度量化下的最佳偏移值.结果表明在非对称信道下,改进的基于偏移最小和译码的非对称密度进化方法复杂度比原方法呈指数级降低;当码率固定,规则码变量节点度越小其性能越好,最佳偏移值越小.对非规则LDPC码,使用差分进化算法找到了最佳度分布与偏移值.码率固定时,最大变量节点度越大,非规则码性能越好.     

非线性约束优化问题的自适应差分进化算法

提出了一种非线性约束优化问题改进的自适应差分进化算法。该算法对差分进化算法中固定的加权因子和交叉概率因子进行改进;定义了约束违反度函数,将约束优化问题转化为无约束双目标优化问题,在每次迭代中按照约束违反度的大小保留一部分性能较优不可行粒子,有效地维持了种群的多样性;为了扩大粒子的搜索范围引入变异算子。数值实验表明,新算法具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力。     

基于Oracle罚函数的自适应约束差分进化算法

为有效求解约束优化问题,减少算法参数,提出基于Oracle罚函数方法的自适应约束差分进化算法。为满足求解优化问题的常用标准,提出一种改进的Oracle罚函数方法。将改进的Oracle罚函数方法与三种自适应差分进化算法相结合,提出三种自适应约束差分进化算法。对11个典型测试函数的优化结果验证了Oracle罚函数方法与自适应差分进化算法结合的有效性。与参考文献中提出的算法的比较结果表明该方法具有良好的寻优性能,因此基于Oracle罚函数方法的自适应约束差分进化算法是一种有效约束优化方法。     

右边正则纠删码中二部图的构造算法

通过深入研究右边正则度序列的分析性质,设计了右边正则纠删码度序列的参数优化算法.基于此算法,提出了右边正则纠删码设计中随机二部图的连边构造算法.数值结果证明了所给的度序列参数优化算法的有效性.仿真结果表明基于右边正则度序列的级联型纠删码的性能优于Tornado码.随机二部图的连边构造算法和度序列的参数优化算法有助于右边正则纠删码的设计及其工程应用.     

基于之型分量码的系统非规则GLDPC码

首先提出了一种新型的编码结构—基于之型分量码的系统非规则GLDPC码;其次在加性高斯白噪声信 道下利用基于高斯近似的密度进化理论设计G}ICI工DPC码的度分布序列;最后对G}IGI_DPC码进行了性能分析。 仿真结果表明,中等码长的ZS-IGLDPC码在误码率性能方面有一定的优势。     

大围长结构化LDPC码构造方法

在LDPC码的构造中,校验矩阵拥有大围长对于改善码的性能有着重要的意义.结构化是提高码实用性的关键.提出一种低复杂度的基于列差搜索法(Column-Difference Search AIgorithm)的准循环LDPC码构造方法,用以设计大围长和任意码率的规则QC-LDPC码(以下称为CDS-LDPC码).该方法可线性编码,易于IC实现.仿真结果表明,该方法构造的各种码率CDS-LDPC码在BER性能上均优于对应的随机码,与同属QC-LDPC码的Tanner码和Array码相比明显提高了0.79～3.28dB,并且在码长、码率等参数设计上更为灵活.     

基于非正则低密度校验码的图像传输

对Ma的图像传输中正则低密度校验(LDPC)码的应用研究进行了拓展,考虑了移动通信室内测试环境下非正则LDPC码在图像传输中的应用。本文不仅研究了相同码长下非正则LDPC码和正则LDPC码的性能比较,还分析了不同码长、不同girth(Tanner图中的最短长度环)分布下LDPC码的性能。仿真结果表明,相同码长的情况下,非正则LDPC码用于图像传输系统带来了更好的性能提高,纠错性能要明显优于正则LDPC码,在误比特率为1×10-3时,非正则码与正则码相比获得了1.6 dB的性能增益;而LDPC码的码长越长,码的平均girth越大,系统的性能则会得到进一步的改善。     

基于差集的低密度校验码的构造

组合设计是构造好的低密度校验码的潜在有力工具,提出了利用差集来构造准循环低密度校验码（QC-LDPC）的新方法。该方法构造的QC-LDPC码,最小环长至少为6,码率的选择也具有很大的灵活性。由于其准循环结构,可以用简单线性移位寄存器完成编码。计算机仿真结果表明该方法构造的QC-LDPC码,在加性高斯白噪声信道中BPSK调制下用和积迭代译码性能很好。     

大围长结构化LDPC码线性编码器设计

校验矩阵拥有大围长对于改善LDPC码的性能有着重要的意义.结构化是提高码实用性的关键.提出一种基于列差搜索算法(Column-Difference Search Algorithm)和步进边增长算法(Progressive Edge Growth Algorithm,PEG)的准循环LDPC码构造方法,可以设计任意围长和码率的QC-LDPC码(称为CP-LDPC码).利用该码校验矩阵的近似下三角特性,推导出递推编码方法,使得该码编码复杂度与码长成线性关系.仿真结果表明,CP-LDPC码在BER性能上与随机码以及同属QC-LDPC码的Tanner码和Array码相比有明显提高,优于随机码、Tanner码和Array码1.35dB～3.95dB.     

一种大围长的多进制LDPC码构造算法

在研究有限几何构造方法的基础上,提出了一种大围长的多进制LDPC码的构造方法,通过对特定结构的图形进行演化,构造出满足指定条件的LDPC码。仿真结果表明,这种方法构造出的LDPC码在二进制和多进制的BP译码时均表现出了优异的性能,同时由于几何构造方法较低的编码复杂度,使得这种构造方法非常易于实现,较好的实现了编码复杂度和译码性能之间的统一。     

EXIT analysis of M-algorithm based MIMO detectors and LDPC code design optimization

This paper investigates joint design and optimization of both low density parity check (LDPC) codes and M-algorithm based detectors including iterative tree search (ITS) and soft-output M-algorithm (SOMA) in multiple-input multiple-output (MIMO) systems via the tool of extrinsic information transfer (EXIT) charts. First, we present EXIT analysis for ITS and SOMA. We indicate that the extrinsic information transfer curves of ITS obtained by Monte Carlo simulations based on output log-likelihood rations are not true EXIT curves, and the explanation for such a phenomenon is given, while for SOMA, the true EXIT curves can be computed, enabling the code design. Then, we propose a new design rule and method for LDPC code degree profile optimization in MIMO systems. The algorithm can make the EXIT curves of the inner decoder and outer decoder match each other properly, and can easily attain the desired code with the target rate. Also, it can transform the optimization problem into a linear one, which is computationally simple. The significance of the proposed optimization approach is validated by the simulation results that the optimized codes perform much better than standard non-optimized ones when used together with SOMA detector.     

一种基于稳定子码的量子LDPC码的构造

本文在低密度奇偶校验码和稳定子码纠错理论基础上,分析了稳定子码的构造方法,提出了一种基于稳定子码的量子LDPC码的构造方法,并以(12,3)量子LDPC码为例说名该方法的有效性,最后对(32,12)和(64,24)码在退极化信道的性能表现进行了数值分析。     

可变码长LDPC码的GAU构造算法

考虑度分布、最小环长和环近似外信息度等因素,从减少短环和增加外信息度入手,提出了可变码长LDPC码的GAU(Girth ACE union)构造算法。该算法构造的校验矩阵能适应较大范围的码长变化,其短码的纠错性能与802.16e中的LDPC码相当,中长码的性能较后者略优。不同码长的码字具有结构相同的校验矩阵,便于编译码器对所有码长采用同一架构设计,能有效降低编译码器的实现复杂度。GA U算法适用于支持可变长度数据传输的各类通信系统的LDPC码设计,具有重要的理论意义和 实用价值。