双向中继信道中Polar码与物理层网络编码的联合设计

为解决双向中继信道中采用低密度奇偶校验码LDPC(low density parity check code)或Turbo码的网络编码系统信道编码编译码算法及设备的复杂度太高这一问题,提出一种联合Polar编码与网络编码的中继转发策略.该策略利用无线通信中信号的叠加特性和Polar编码、网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,使得中继节点进行Polar译码的复杂度和信源节点之间的信息交换时间都比直接网络编码系统减少了50%.同时,由于基于信道极化理论的Polar码具有在离散无记忆信道BDMC(binary discrete memoryless channel)上达到信道容量及编译码算法简单等优点,使得所提方案不仅保证了系统的可靠性,而且更容易实现.仿真结果验证了该方案的有效性.     

Polar码SC译码算法的量化问题

为了在数字芯片上以低硬件复杂度实现Polar码的译码算法,对Polar码连续消除( SC)译码算法接收符号和SC译码输入的初始比特对数似然比( LLR)的量化问题进行了研究.分析了接收符号量化区间和量化比特数对Po-lar码SC译码性能的影响.对译码输入初始LLR,从均匀量化和非均匀量化两方面,并对非均匀量化采用了归一化非均匀量化和小数非均匀量化2种方式,分析了初始LLR的量化对Polar码SC译码性能的影响.仿真结果表明,分别对接收符号和初始LLR采用区间[-4,4]和区间[-20,20]上的6 bit均匀量化,就可以使Polar码SC译码算法的误比特率( BER)性能损失在小于0.1 dB的同时,具有更简单的硬件实现复杂度.     

基于OSD的Turbo乘积码迭代译码算法

Turbo乘积码(TPC)由于其优越的性能在当前许多系统中得到了应用。本文在介绍TPC基本编译码方法的基础上给出了一种新的基于OSD的迭代译码算法,在分量码SISO译码时采用Order-1OSD与Chase相结合的方法产生候选码字,提高了输出码字和软信息的准确度。仿真结果表明,这种基于OSD的迭代译码算法性能要优于基于Chase的迭代译码算法,与基于Max-Log-MAP的迭代译码性能接近,在性能和复杂度之间获得了良好的折中。     

基于SWIPT的半双工中继QF协作可达速率分析

为解决中继节点能量受限的问题及提高系统能量效率以实现可靠绿色通信,提出了基于无线携能传输（SWIPT）技术的半双工中继量化转发（QF）协作系统.首先,建立基于SWIPT的半双工中继QF协作系统模型,信源节点和目的节点由电源供电,中继节点通过SWIPT技术同时实现信息传输和能量收集;其次,在功率分割协议下,推导出基于SWIPT的QF协作的可达速率表达式,证明可达速率是关于功率分割因子的凸函数,并求解出最优功率分割因子以优化可达速率;然后,针对慢衰落信道,进一步分析了基于SWIPT的QF协作的预期速率;最后,理论分析与仿真结果表明,基于SWIPT的QF协作的可达速率或预期速率均明显优于传统放大转发和译码转发协作,并且基于SWIPT的QF协作在中继节点没有外部供电的情形下,能达到与传统QF协作相近的性能.     

Turbo空时分组码系统信道编译码方法

为抵抗无线通信信道的选择性衰落以及提高系统的通信质量，提出了一种多发射天线多接收天线系统的信道编译码方法.Turbo 空时分组码系统的译码算法综合了2种码字的译码算法.采用多发射天线的系统结合空时分组码（STBC）码字矩阵和无线通信信道特性，推导了Turbo码译码过程所需的对数似然比（LLR）；采用多接收天线的系统将各天线计算所得的对数似然比最大比合并（MRC）再进行迭代译码.仿真结果表明，Turbo空时分组码系统能够综合Turbo码的编码增益和空时分组码的分集增益，编译码复杂度不高，性能优异；在同等条件下，此译码算法所需信噪比优于基于最小欧式距离的译码算法近0.5 dB.     

高码率Turbo-OVCDM的叠加编码构造

为解决Turbo-OVCDM译码复杂度随码率指数增长的问题,提出了一种新的、通用的Turbo-OVCDM编译码方案.该方案包括1)在发送端由2个或多个Turbo-OVCDM低速率码的码字通过直接的叠加编码生成高速率码的码字;2)在接收端通过串行干扰抵消进行译码.与传统的由单个编码矩阵直接构造重叠码分复用方法相比,新方案的译码复杂度大大降低.性能仿真证实了新方案的可行性.     

低复杂度极化码SCL译码算法

极化码的串行抵消列表(SCL)译码的逐次逐比特进行判决过程与路径度量值的计算筛选过程是整个译码系统复杂度与延迟的主要来源.在分析现有SCL及多比特判决译码的优缺点基础上,针对SCL译码造成的译码系统复杂度高和延时大的问题,将每组多比特码字(多个独立信道)视作一个整体,并在译码时通过信道合成构造为一个虚拟多比特信道,从而可以对多比特码字进行同步传输并根据信道递归公式进行同步判决译码.由此基于SCL译码的码树构造提出一种构造多比特虚拟信道的SCL译码算法,并结合设置译码码树节点阈值减少码树节点分裂次数的方法进一步增强了上述算法.在AWGN信道下的分别对虚拟2、4和8比特信道SCL译码的误码率及误帧率性能进行仿真.仿真结果表明在虚拟8比特信道情况下,预设阈值S=30时的译码性能接近传统SCL算法,且总历经节点数降低了63.7%,总加法次数是8比特同时判决译码算法的17%.此算法降低了译码算法的计算复杂度及硬件存储复杂度,更适合于硬件实现,具有一定的实用价值.     

码率兼容LDPC码的构造方法

采用LDPC码编码校验矩阵的构造方法构造的编码校验矩阵,可以生成一系列性能优异的码率兼容子码.根据删除LDPC码译码恢复的特点,依次构造各级可恢复节点对应的子校验矩阵,然后根据剩余节点度对编码校验矩阵进行PEG扩展,得到适合删除的LDPC码校验矩阵.仿真结果表明,新方法构造的LDPC码比其他方法构造的LDPC码有更好的码字删除性能,并且删除子码可以获得更高的码率.     

基于极化码的协作NOMA-VLC系统性能研究

可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统传输质量差，传输速率低，为此，针对基于极化码的协作非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)VLC系统，提出一种总速率最大化的动态功率分配算法。首先，在发送端，将极化码与协作传输相结合；其次，在保障用户服务质量的同时，使得系统的总速率最大化；最后，采用串行干扰抵消(Successive Interference Cancellation, SIC)联合串行抵消(Successive Cancellation, SC)进行译码，提高了基于极化码的协作NOMA-VLC系统的传输质量。仿真结果表明，在误码率为10^-4时，与NOMA-VLC系统相比，基于极化码的协作NOMA-VLC系统的远端用户得到约为2.8 dB的增益；当信噪比为32 dB时，与基于极化码的协作NOMA-VLC系统采用固定功率分配算法相比，动态功率分配算法的总速率提升了8.8%。     

基于多元LDPC码的多用户协作方案

与Turbo码相比,多元LDPC码有更好的waterfall和error floor性能。该文将多元LDPC码应用于译码转发协作系统中,提出基于中断概率的多用户协作方案。各用户通过判断自己与信源节点间的信道是否发生中断,决定是否作为中继。若没有发生中断,用户先对接收到的信息进行译码,再采用多元LDPC码重新编码后发送至目的节点。仿真结果表明,当误比特率(BER)为10-4时,相比于随机协作方案,该方案在高斯信道下可获得0.3 dB的性能改善,在瑞利衰落信道下可获得0.4 dB的性能改善。     

Successive cancellation multibit-flipping decoding algorithm for polar codes

The investigation of the probability of error bits in a codeword shows that single-bit errors and 2-bit errors are main reasons that influence the decoding performance of polar codes with a short or moderate blocklength. Based on the statistical analysis of the error bits, a successive cancellation(SC) multibit-flipping decoding algorithm is proposed. Compared with the SC single-bit-flipping decoding, the proposed scheme can obtain better performance gains for polar codes with a short blocklength. Compared with the SC list decoding by exploring multiple paths simultaneously, the proposed scheme has a lower space complexity. Moreover, the decoding complexity of the proposed decoding algorithm decreases as the signal to noise ratio(SNR) increases. Simulation shows that for polar codes with a short or moderate blocklength, the performance of the proposed decoder can approach that of the SC list decoding with lower decoding complexity in high SNR regions.     

针对特定LDPC码的多子译码器并行组合译码方法

对于分组纠错码的译码,由多个子译码器构建的并行译码系统比单译码器系统有较大的性能提升,但是可实现并行译码处理的子译码器的构造却是一个挑战性难题.为此,该文提出一种针对特定LDPC码的适于BP译码算法运用的多子译码器并行组合译码方法.该方法针对基于本原多项式构造的一类LDPC码的译码尤其有效,其特点是:各个子译码器所依赖...     

基于重要信息反馈的BATS码优化设计

BATS码是一种结合喷泉码和网络编码技术的新型前向纠删码,能有效保证数据在多跳网络中的可靠传输.在传统BATS码编译码方案中,反馈信息没有得到高效利用,为提高BATS码的译码性能,提出了一种改进的基于重要信息反馈的BATS码编译码算法,其中,重要信息包由接收端和发送端共同选择用于下一轮编码;同时,对重要信息的编码包在中...     

基于LDPC码的MIMO-OFDM系统联合迭代检测译码

针对宽带无线通信系统对高可靠性和高速率数据传输的要求,本文介绍了一种基于LDPC码的MIMO-OFDM宽带无线通信系统模型.结合MIMO-OFDM的软判决检测和LDPC码的软对数似然比译码,本文给出了系统的一种低复杂度高性能的联合迭代检测译码算法.仿真结果表明,采用该译码方案对系统的性能有明显改善.     

低密度奇偶校验码的线性规划译码研究

分析了应用线性松弛方法对低密度奇偶校验(LDPC)码进行最大似然译码的基本原理,介绍了基于LDPC码校验矩阵因子图表达构造码字多胞形的方法。这些多胞形描述过于复杂,并且存在冗余,因此给出了一种简化约束条件。从接收正确码字必须服从校验方程出发,导出了以错误模式为变量、基于伴随式的LDPC码最大似然译码优化模型。     

适用于云存储冗余的半随机线性网络编码

为了实现数据冗余备份,根据云存储的结构特点和可用性要求,提出半随机线性网络编码(SRLNC)算法,使用有限域GF(2s)上的单位行向量和随机行向量组成编码矩阵,对数据块分片、编码后进行冗余存储,采取单位行向量优先的策略进行解码.分析了该算法的解码方程组存在唯一解的概率,并提出衡量算法运算时间的"每字符运算次数"指标.实验结果表明,新算法在解码过程的运算时间随结点可用性的增加以指数级减少,当冗余度≤3且结点的可用性≥0.8时,比随机线性网络编码算法的编码运算时间快33%以上,比解码运算时间快5倍以上,适合应用于"一次写多次读"的云存储系统.     

优化稀疏LU分解的LDPC编码算法研究

中国移动多媒体广播标准中采用了高度结构化低密度校验码编码.针对该低密度校验码非系统码和非准循环特性,设计了一种基于LU分解的编码算法,巧妙地设计了紧凑的矩阵存储方式,修正了行重列重乘积最小化的优化准则,提出了优化的稀疏LU分解.仿真计算结果表明,相对其他文献中的算法,所提稀疏LU分解得到的L和U中元素"1"的个数减少10%,具有更好的稀疏性,进一步降低了编码算法的时间复杂度.因此,基于优化稀疏LU分解的低密度校验码编码算法在中国移动多媒体广播标准实际应用中具有较好的前景.     

一种改进的准循环LDPC码环消除算法

通过推广Yang, Liu 和Shi给出的从基矩阵到校验矩阵的环扩展约束条件,提出了一种大围长准循环LDPC码的构造算法．该算法改善了环消除算法的局部围长分布,获得了更好的纠错性能．仿真结果表明,在80次迭代置信传播译码下,采用本算法构造的1/2码率非规则LDPC码在E_b/N₀为1.5dB时,误码率为2×10^-6．     

LDPC码的分层类拟合修正最小和译码算法

低密度奇偶检验码（LDPC）是一种广泛使用的信道编码,尤其在长码时性能更佳。与编码相对应的便是译码,起初LDPC译码算法的复杂度很高,因此在最小和（MS）译码算法中为了降低算法的复杂度,采用了近似运算,虽然有效地降低了算法的复杂度,却牺牲了部分的误码性能。针对这一现象,本文在最小和译码算法的基础上,再一次作出近似运算,提出类拟合修正最小和（CFMMS）译码算法。该算法会根据MS算法中的非线性函数构造出一种类拟合函数,可以对不同阈值内的变量节点信息作出不同的处理,尽可能实现对校验节点更新过程的准确补偿,使得到的结果更加接近于置信传播算法;在此基础上,应用分层式调度策略,提出一种分层类拟合修正最小和（LCFMMS）译码算法,改变了节点信息的更新顺序,提升了迭代更新中节点信息的可靠度,使得译码的收敛速度得以提升,同时节省了存储空间。仿真和数值结果表明,该文提出的译码算法在一定程度上提升了误码性能,且运算复杂度低、译码收敛速度快。