LTE系统中Turbo编译码仿真与性能分析

介绍了LTE Turbo编译码方法,基于硬件实现对编码和交织器的计算进行了简化,提高了编码效率,利用Matlab仿真分析性能,分别采用Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法进行译码,实现时结合项目需求综合考虑采用了误码率性能较好的Log-MAP算法。     

LDPC编译码算法分析

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码,其纠错能力可以接近香农极限。针对LDPC码的编译码问题,分析了校验矩阵的构造方法。给出了LDPC码的编码算法以及算法的实现结构。分析了基于软判决的置信传播(BP)译码算法,并给出了可以进一步降低计算复杂度的简化译码方法。通过仿真对比了不同的译码算法在高斯信道下的译码性能。     

计算能力可伸缩的运动估计率失真优化

不同硬件设备具有不同的计算能力,能否在任意给定计算能力约束下达到最好的编码效率,是当前视频编码研究领域的一个极具挑战性问题.同时,随着分块结构越来越灵活的编码标准不断出现（如：HEVC,H.264等）,运动估计不得不反复地应用在大小不同的各种分块上,导致其对编码总体计算复杂度的影响愈加重要.在此背景下,本文提出了一种针对运动估计的计算能力可伸缩（Complexity scalable）优化算法.我们通过对运动估计过程中预测失真度和计算复杂度的变化规律建模,发现根据各宏块的特性设置不同的预测失真度阈值可以优化地分配计算资源.而该阈值的大小则恰恰是各宏块的最小预测失真度加上一个由复杂度约束统一决定的偏移量.有鉴于此,我们进一步构造了计算能力可伸缩的优化运动估计算法,在不增加额外计算量的前提下,快速地得到各个宏块所对应的优化阈值,并完成运动估计.通过实验分析,该算法不仅具备自动适应不同计算复杂度约束的能力,而且在任意给定的复杂度约束下,都能提供优化的编码性能.     

LDPC码在IEEE802.16e标准中的编译码分析

为了能够在保证译码性能的同时进一步降低译码的复杂度,该标准还在译码的过程中引入由M Fossorier等人提出的BP-Based算法,并分析了这两类算法的实际译码性能。实验仿真结果表明,BP-Based算法与LLR-BP算法相比,在不同码长及不同码率条件下可以更好地实现译码算法度和译码性能的有效均衡,因而更加适合作为硬件译码器的优化算法而应用到实际的通信系统中。     

一种H.264帧内预测模式判决算法及VLSI实现体系

17种预测模式和率失真优化模式判决极大的增加了H.264帧内编码器硬件设计的复杂度.目前的模式判决快速算法能大量减少模式判决的复杂度,但却不易于硬件实现.本文在Sobel边缘检测模式判决算法的基础上,提出了一种面向VLSI实现的模式判决优化算法.该算法通过修改16×16宏块部分像素的Sobel边缘检测算子来减少存储器读取次数,优化预测模式区域的范围来减少硬件设计复杂度,并采用变换后残差绝对值和(SATD)来简化编码代价判决运算.实验结果表明,采用该算法的帧内硬件编码器可以在确保编码质量的前提下,显著降低硬件实现复杂度和提高编码器效率.     

OFDM系统中低复杂度的时变信道迭代均衡算法

针对正交频分复用系统在时变信道中的均衡问题,提出了一种低复杂度的时变信道均衡算法。该算法首先运用一阶多项式基扩展模型对时变信道进行建模,利用频域信道矩阵能量主要集中在对角线附近的特点,将频域信道矩阵按梳状导频的位置沿对角线分块,然后运用高斯置信传播算法分别进行线性迫零均衡。算法避免了矩阵求逆运算,降低了计算复杂度,同时有效补偿了多普勒频移引起的载波间干扰,提高了系统性能。计算机仿真结果和算法复杂度分析表明,提出的分块迭代均衡算法有效降低了时变信道中系统的误码率,并且具有复杂度低,可分布式计算的特点,因此适用于专用集成电路等硬件实现。      

一种低延迟极化码串行抵消译码器设计

为了克服5G移动通信系统中极化码串行抵消(SC)译码算法延迟高、计算复杂度高、硬件结构复杂度高等问题,基于冻结比特、冻结比特对和冻结区间等方式,提出了冻结比特设计模式.该设计模式包含基于冻结比特对的译码延迟和计算复杂度的分析方法.通过优先剪枝冻结比特结点的方式,进一步化简SC译码树,提高了搜索译码树的速度.码长为1 0...     

一种用于MPEG-4形状编码的快速运动估计算法

该文提出了一种用于MPEG-4形状编码的快速运动估计算法。该算法利用了形状编码及形状信息的固有特性,即基于上下文的运动估计特性、相邻二值alpha块的运动矢量相关性以及形状信息的二值特性。模拟结果表明,该算法具有运算量少、处理速度快的特点,适用于MPEG-4形状编码的实时软件实现。     

一种新的鲁棒性、低复杂度超光谱图像压缩算法

星载超光谱遥感图像编码系统要求具有一定压缩比、无失真、低复杂度的特点.更为重要的是要求图像压缩算法应当尽可能减少码流比特错误造成的错误扩散,根据这些特点,本文提出一种易于硬件实现、低复杂度、抗误码强的变长游程编码算法,能够满足这类图像的压缩要求,同时将码流比特错误的扩散限制在有限几列,从而大大减少了地面像素信息的损失.实验结果表明,本算法具有很好的抗误码性能,压缩效率比JPEG-LS和JPEG2000略有下降.因此本算法非常适合星载超光谱图像压缩,也可用于其它基于无线传输的无损图像压缩.     

Fast Implementation of the Progressive Edge‐Growth Algorithm

A computationally efficient implementation of the progressive edge‐growth algorithm is presented. This implementation uses an array of red‐black (RB) trees to manage the layered structure of check nodes and adopts a new strategy to expand the Tanner graph. The complexity analysis and the simulation results show that the proposed approach reduces the computational effort effectively. In constructing a low‐density parity check code with a length of 10⁴, the RB‐tree‐array‐based implementation takes no more 10% of the time required by the original method.     

Flooding-based watershed algorithm and its prototype hardware architecture

Watershed transformation is a powerful image segmentation technique. The potential of its real-time application can be realised by a dedicated hardware architecture. However, little work has been reported so far on hardware realisation of watershed transformation. The authors propose an improved watershed algorithm derived from Meyer's simulated flooding-based algorithm by ordered queues and a prototype FPGA-based architecture for its effective implementation. The improvement in computational complexity results from use of a single queue and conditional neighbourhood comparisons while processing the 3 /spl times/ 3 neighbouring pixels. Besides analysing the computational complexity of the principal steps of the proposed algorithm, the authors present simulation results of running the proposed algorithm and the conventional algorithm on different images for comparison. The proposed architecture has been modelled in VHDL and synthesised for Virtex FPGA. The implementation results show acceptable performance of the proposed architecture.     

Parallel adaptive decision feedback equalizers

Several algorithms for parallel implementation of adaptive decision feedback equalizers (DFEs) are proposed. The first is a double-row DFE algorithm that outperforms previous approaches. Under the no-error-propagation assumption, the algorithm will perform exactly like a serially adapting DFE. The multiplication complexity of the double-row DFE algorithm is of the same order as that of the parallel DFE algorithm and the extended least-mean-square (LMS) method. The previous algorithms and the double-row DFE algorithm may become impractical to implement due to their large computational complexity, so three additional parallel implementations of the DFE, which lead to considerable hardware savings and avoid the coding loss of the former approaches, are presented. The different algorithms are compared on the basis of convergence analysis and simulation results     

自适应增益LMS的盲多用户检测算法

研究了一种工作于CDMA系统的盲多用户检测算法--自适应增益LMS,推导了算法实现的步骤.仿真实验表明,该算法相对于传统的LMS盲多用户检测算法,大幅度提高了收敛速率和稳态输出信干比,大大增强了适应非平稳信道的能力.另外,该算法运算量远远低于多用户检测中的盲RLS和Kalman滤波算法,非常适合于硬件实现.     

一种基于均匀量化的快速简化极化码SC译码算法

针对极化码中现有基于均匀量化的串行抵消(SC)译码算法译码复杂度高的问题,提出一种基于均匀量化的快速简化SC译码算法。该算法保留了原算法的整数型运算,可节省大量存储空间并利于硬件实现,再通过加入特殊结点的识别来降低算法的运算时间复杂度。仿真结果表明:所提快速简化SC译码算法的时间复杂度较原算法降低了46.29%,同时,在误块率为10-5时,译码性能较原算法仅相差0.1dB。     

二进制猫群算法在大规模MIMO天线选择中的应用

在多输入多输出(MIMO)系统中,天线选择技术平衡了系统的性能和硬件开销,但大规模MI-MO系统收发端天线选择复杂度问题一直没有得到很好的解决.基于信道容量最大化的准则,采用两个二进制编码字符串分别表示发射端和接收端天线被选择的状态,提出将二进制猫群算法(BCSO)应用于多天线选择中,以MIMO系统信道容量公式作为猫群的适应度函数,将收发端天线选择问题转化为猫群的位置寻优过程.建立了基于BCSO的天线选择模型,给出了算法的实现步骤.仿真结果表明所提算法较之于基于矩阵简化的方法、粒子优化算法具有更好的收敛性和较低的计算复杂度,选择后的系统信道容量接近于最优算法,非常适用于联合收发端天线选择的大规模MIMO系统中.     

一种运动估计的快速搜索方法

本文提出了动态图像压缩中估计运动矢量的一种快速搜索算法。分析与实验表明，该算法的计算量大大低于二维全搜索，而匹配效果优于三步法等快速算法，目硬件实现简单。它适用于动态图像的实时编码。     

Efficient 45nm ASIC Architecture for Full-Search Free Intra Prediction in Real-Time H.264/AVC Decoder

The standard H.264/AVC Intra frame encoding process has several data dependent and computational intensive coding methodologies that limit the overall encoding speed. It causes not only a high degree of computational complexity but also an unacceptable delay especially for the real-time video applications. Based on DCT properties and spatial activity analysis, low power hardware architecture for high throughput Full-Search Free (FSF) Intra mode selection and direction prediction algorithm is proposed. The FSF Intra prediction Algorithm significantly reduces the computational complexity and the processing run-time required for the H.264/AVC Intra frame prediction process. The ASIC implementation for the proposed architecture is carried out and synthesizing results are obtained. The heavily tested 45nm ASIC design is able to achieve an operating frequency of 140 MHz while limiting the overall power consumption to 9.01 mW, which nominates our proposed FSF Intra prediction architecture for interactive real-time H.264/AVC mobile video decoders.     

Hierarchical Search Motion Estimation Algorithms for Real—time Video Coding

ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＳｅａｒｃｈＭｏｔｉｏｎＥｓｔｉｍａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＲｅａｌｔｉｍｅＶｉｄｅｏＣｏｄｉｎｇＺｈａｎｇＹｏｎｇＹｕＬｕＺｈｏｕＦｅｎｇＹａｏＱｉｎｇｄｏｎｇ（ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈ...     

基于模拟退火算法的(2,1,m)卷积码盲识别

卷积码是数字通信中常采用的信道编码形式。针对(2,1,m)卷积码的盲识别问题,提出了一种基于模拟退火算法的新方法。首先根据码特征给出了识别的数学模型,然后基于该模型对方法的基本原理和实现过程进行了详细的介绍,并给出了各参数的选取方法。最后,采用蒙特卡洛方法进行了仿真验证。仿真结果表明,算法性能优异,在误码率高达10-2量级时,能有效实现对常用(2,1,m)卷积码的识别。相比于现有的卷积码识别方法,该算法性能优异且计算复杂度较低。     

基于编码矩阵结构特征的非删余极化码参数盲识别算法

针对目前标准非删余极化码盲识别存在的算法复杂、误码适应能力不足等问题,首先证明了能够表征极化码码长、码率关系,区分信息子信道和冻结子信道的定理与命题,并基于此提出了一种高效的盲识别算法.该算法只需设定可能的最大码长,构建对应的软判决码字矩阵与克罗内克矩阵,利用所证明的定理与命题对两矩阵校验关系进行判决,估计码率及冻结比...