LDPC码的一种低复杂度BP译码算法

针对低密度奇偶校验(LDPC)码的BP译码算法在每一次迭代过程中,都要对全部比特和校验信息进行更新,存在计算量大、译码效率低的问题,提出了一种改进的BP译码算法.由于不同的比特节点和校验节点,其可靠程度不同,对BP译码的贡献也不同,为此给出了一种新的可靠性判断准则：采用每个比特的非法校验数和每次迭代过程中比特的伪后验概率的差来判断比特的可靠性,认为非法校验数小、伪后验概率差大的节点具有较高的可靠度.对可靠性较高的比特,下一次迭代过程中不参与更新,只更新那些有可能发生错误的比特.仿真结果表明,改进的BP译码算法在损失极少译码性能的情况下,大大地减少了迭代过程中的计算量,提高了译码效率.     

基于DVB—S2标准LDPC码译码器的设计

在分析SMP消息传递算法和MSA消息传递算法特点的基础之上,采用了一种改进的消息传递算法,使校验节点更新与变量节点后验概率更新能同时进行,不但可以提高译码器的吞吐量,而且能有效降低了译码时延.文中通过第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2)标准中LDPC码为例,介绍了FPGA实现过程中各模块的结构和功能,FPGA硬件仿真表明,最高译码速率可以达到60 Mbps.     

基于自纠正最小和的LDPC译码改进算法

针对低密度奇偶校验码(LDPC)中非零元素含量较低,导致在译码过程中存在节点信息可靠度判定不够准确的问题,本文提出了一种基于自纠正最小和的LDPC译码改进算法。分析置信传播(BP)译码算法的迭代规律,利用最小和算法的第一最小值和第二最小值设置变量节点信息的修正阈值,改进自纠正最小和算法。采用次序统计量理论获取与两个最小值对应的归一化因子,阻止不可靠变量节点信息在迭代译码过程中的传递扩散。仿真结果表明:在误比特率为10^-5时,该算法可获得约0.2 dB的译码性能增益,平均迭代次数最多可降低18.2%,证明所提算法可有效提高译码性能和迭代收敛性能。     

基于DVB-S2标准低密度奇偶校验码译码器设计

为解决DVB—s2标准下码长较长,译码器资源消耗较高,但速率要求较高的问题,研究了DVB-S2标准LDPC（LowDensityParityCheckCode）码译码器的硬件结构。利用校验矩阵周期特性,以16200bit码长和0．6码率为例,设计了基于共享内存和后验概率累加储存的译码器结构。实验表明,该设计的LDPC码译码器共消耗24004个逻辑单元,6437个寄存器和448594bit的RAM,吞吐率达到289Mbit／s,不仅吞吐量大,而且寄存器和内存资源的消耗也小。     

联合迭代均衡译码算法

为了提高迭代分组判决反馈均衡器(IBDFE)的判决可靠性,引入低密度奇偶校验码(LDPC)对其加以改进。将均衡输出的信号经判决后送入LDPC译码器,译码后的值经数字调制再反馈给IBDFE,译码器与均衡器间充分交换信息进行联合迭代均衡译码。在水声多径情况下的仿真结果显示,改进算法在误码率为10-3时会比原算法有2dB的增益。     

一种星载高速并行LDPC编码方法

随着卫星遥感技术的高速发展,低密度奇偶校验(LDPC)编码器必须实时完成各类载荷海量数据的纠错处理,传统串行LDPC编码方式已经不能满足高速处理需求,为此开展了新一代星载高速LDPC编码方案设计。基于CCSDS标准推荐用于低轨卫星通信的7/8码率LDPC,巧妙利用信息bit和生成矩阵扩充方式,设计了一种扩充并行LDPC编码方法,并在V5 FPGA上实现,与现有并行编码方案相比,提高了3%处理速度,减少了50%时钟资源、100%存储资源、18%逻辑资源,并应用在了新一代遥感卫星上。     

多元LDPC码的动态扩展最小和译码算法

多元LDPC码采用扩展最小和(EMS)算法进行译码时,若消息向量长度取值过小,则性能相对其采用多元和积算法(QSPA)有很大损失．针对该问题,提出了一种动态扩展最小和(D-EMS)译码算法．首先,基于Monte Carlo方法研究了消息向量中有效似然值在各GF(q)符号间的分布,得出随着译码迭代次数的增加,有效似然值逐渐集中于少部分符号．因此,D-EMS译码算法先将消息向量长度设为n_m1,一定迭代次数后再将其截短为n_m2,这样译码复杂度可得到有效降低．同时,为了降低译码器实数比较运算复杂度,D-EMS算法校验节点基本步骤采用检泡(BC)算法．复杂度分析和仿真结果表明,在合理的参数设置下,D-EMS算法在有效降低EMS算法译码复杂度的同时,其性能在AWGN和Rayleigh衰落信道下均逼近相应EMS算法,因此可有效应用于基于多元LDPC码的实际通信系统．     

高速码率兼容DVB-S2的LDPC译码器的FPGA实现

提出了一种基于现场可编码门阵列(field programmable gate Array,FPGA)的高速码率兼容第二代数字电视广播(digital video broadcast:second generation,DVB-S2)标准的低密度奇偶校验码(low density parity check codes,LDPC)译码器架构,通过对DVB-S2的LDPC码校验矩阵进行初等变换得到新的矩阵,由准循环(quasi-cyclic,QC)子矩阵和行变换下三角双对角子矩阵(transformation of staircase lower triangular,TST)组成。提出的译码器架构QC部分利用现阶段研究最多的准循环QC-LDPC译码器技术,而对于TST部分,只需兼容QC矩阵部分,提出的架构可以按照QC的架构而动态地改变TST的并行路数,而且分开存储TST与QC的更新消息,保证了码率兼容。基于Xilinx XC7VX485T FPGA的验证结果表明,5种码率兼容的DVB-S2 LDPC译码器,可到达时钟频率250 MHz,最大迭代次数20次,对应的译码器最大吞吐量为2.5 Gbit/s。     

存储紧缩性高速QC-LDPC译码器的FPGA实现

提出了一种高速部分并行准循环低密度奇偶校验码(quasi-cyclic low density parity check codes,QC-LDPC)译码器架构和该架构下的2种紧缩性存储策略,采用将多个相邻行的硬判决码字和外信息压缩到一个存储单元、硬判决待输出码字信息紧缩性存储及相对应的高速译码器架构,不仅减少了用于硬判决码字的存储块的数量,而且可以便于一个时钟周期内对多个数据同时进行访问并处理,从而提高了译码器的数据处理吞吐量。通过采用Xilinx XC4VLX160 FPGA实现CCSDS标准中的LDPC译码器验证了文中提出的这种紧缩性存储策略及其高速译码器架构可以有效地利用FPGA资源来实现高速译码器,实现结果显示该译码器在布局布线后时钟频率可以工作在250 MHz,译码器采用14次迭代,对应2 Gb/s的译码吞吐量。     

LDPC码与RS码的联合迭代译码

针对LDPC码与RS码的串行级联结构,提出了一种基于Chase的联合迭代译码方法。软入软出的RS译码器与LDPC译码器之间经过多次信息传递,性能可以逼近最大似然译码。模拟结果显示:AWGN信道下这种基于Chase的RS码与LDPC码的联合迭代译码方案可以获得约0．5 dB的增益。     

新型LDPC码译码器

通过研究LDPC码奇偶校验矩阵的结构特点和LDPC码译码算法数据流程的特性,设计出一种新型LDPC码译码器。译码器包含可扩展的存储器阵列、结构精巧的地址控制单元和功能强大的时序控制状态机,具备可灵活扩展译码码长、硬件实现复杂度低和硬件资源利用率高的优点。构建通信系统,对硬件译码器进行性能测试,测试结果表明,译码器的译码性能与理论仿真值基本吻合,证明设计的正确性。     

新的高效LDPC码的译码方法

对于LDPC码的译码算法——和积算法,提出了一种新的基于差分的译码算法,其主要思想是：在LDPC码的二部图上所传递的消息是概率的差分值,而对于校验节点和消息节点的更新都是在特定的加法域中进行. 针对校验节点的更新,还可以选择若干个绝对值最小的差分值进行运算,以进一步降低复杂度. 与传统的基于对数似然比的译码方法相比,新算法的计算复杂度有很大降低,而译码性能和收敛速度没有明显损失.     

基于随机交织的分布式信源编码的实际设计

提出一种基于低密度奇偶校验（LDPC）码和随机交织器的对称Slepian-Wolf编码的实际设计方案.与已有方案不同,该方案对于具有相同速率的信源节点可以采用相同的LDPC编码器,只须通过不同的随机交织器就可以进行区分,使得系统的实现复杂度明显降低,尤其是在节点数量较大的情况下.该方案运用渐进边增长（PEG）算法对LDPC码的Tanner图进行优化,而在译码端利用信源之间的相关性进行联合迭代译码.在2、3个相关信源以及单个信源的特殊情形下的仿真结果表明,对于相关的非均匀信源,该方案在性能上优于已有方案.     

一种有效的LDPC码伪码字搜索算法

为了获得影响低密度奇偶校验码线性规划译码性能的伪码字,通过深入分析有害的Tanner子图中变量节点位置与线性规划译码器输入分量位置的对应关系,提出了二元对称信道下低密度奇偶校验码的一种有效的低重量伪码字搜索算法．通过对基于交替方向乘子法的线性规划译码器输入向量叠加偏置噪声,经过有限次迭代搜索后可快速收敛到低重量伪码字． 仿真结果表明,与现有伪码字搜索算法相比,所提出的方法能够更准确地找到大量中短码长规则和非规则低密度奇偶校验码的低重量伪码字．     

多进制LDPC码混合重传联合设计与性能分析

以下一代数字卫星战术数据链通信系统为背景,研究了低复杂度、简单实用多进制低密度校验(LDPC)码与混合自动请求重传(HARQ)技术的联合优化,并且与传统的二进制LDPC码HARQ方案进行了误帧率和吞吐量性能比较。基于C++的链路级仿真结果表明,多进制LDPC码HARQ技术能提供明显的性能改善,尤其是包合并和部分增益型HARQ。此外,多进制LDPC码HARQ在复杂度增加不大的情况下,可提供比二进制LDPC码HARQ更可观的性能增益。     

基于密度进化的低密度校验码的最小和量化译码器的算法设计

低密度校验码量化译码器的设计对低密度校验码的实用化有重要意义.本文根据密度进化理论,对规则/非规则的低密度校验码提出了一种算法,该算法能优化最小和均匀/非均匀量化译码器的设计.与连续和积译码器相比,用此算法设计的最小和量化译码器虽然性能稍有损失,但是译码器中的运算仅涉及整数加法运算,极大地降低了计算复杂度.     

改进的LDPC码译码算法

通过将串行置信度传播机制与归一化BP_Based译码算法相结合,构造出一种改进的LDPC码译码算法。该算法按照校验节点的一定顺序进行置信度传播,改善了置信度传播的收敛特性;同时应用归一化BP_Based算法的置信度更新计算法则,有效降低了译码复杂度,适合硬件实现。在AWGN信道下进行性能仿真。仿真结果表明,本文构造的串行归一化BP_Based算法的译码收敛速度明显快于常用LDPC码译码算法的收敛速度,可以显著提高译码性能。     

Selection algorithm of finite alphabet iterative decoders for LDPC codes

An efficient selection algorithm for finite alphabet iterative decoders (FAIDs) is presented for LDPC (low-density parity-check) codes over the BSC (binary symmetric channel). By taking advantage of the characteristics of decoding rules for variable nodes on Tanner graphical presentations, a set of candidate FAIDs is constructed for some typical LDPC codes. Based on the evaluation of decoding performance for the received channel messages with various additional bias noise inputs derived from trapping sets, the statistical optimal FAID can be rapidly selected from the candidate FAIDs. Finally, simulation results show the validity of the proposed algorithm.     

Overlapped layered belief-propagation LDPC decoding algorithm

An Overlapped Layered-BP(OLBP) decoding algorithm is proposed aiming at further increasing the convergence speed and enhancing the error performance of the Layered Belief-Propagation(LBP) algorithm. In this algorithm, more than one sub-decoders are used to decode simultaneously, and sub-decoders have different check node updating orders from each other. The most reliable messages are kept and used for the next iteration for every check node, and thus a faster convergence can be provided. Simulation result shows that, compared with the LBP algorithm, the OLBP algorithm possesses a better error performance as well as a higher convergence speed and introducing no extra storage requirement. Moreover, the proposed algorithm is effective for both regular and irregular LDPC codes.     

LDPC编码MIMO系统的高性能低复杂度接收机

针对低密度校验(LDPC)码编码多输入多输出(MIMO)系统提出了一种高效的迭代接收机。一方面,通过添加一位互补矢量的方法对无偏最小均方误差迭代树搜索(MMSEITS)检测器作了改进,与原算法相比,改进算法提高了检测器的稳健性,并能以相对较低的处理复杂度获得更好的检测性能。另一方面,给出了一种高效率的LDPC码解码算法,该解码算法不但计算复杂度低,而且能以很少的迭代次数(大约5次)达到收敛。仿真结果表明,整个接收机在保证系统性能的同时降低了处理复杂度。