TPC码纠错能力分析及一种改进的迭代译码算法

针对Turbo乘积码实际纠错能力与理论纠错能力的差距,在对Turbo乘积码的编码构造方法的研究基础上,推导证明了Turbo乘积码的理论纠错能力、实际能达到的纠错能力,得出了若分量码纠错能力均为t,则TPC纠错能力为(t 1)2 t的结论;提出了一种可串接在常规算法之后的改进的译码算法,可对常规算法可以检测但无法纠错的情况进行处理.仿真结果表明,在信噪比较低的情况下,本译码算法可进一步提高译码性能.     

IEEE802.16e中的卷积Turbo码编译码算法研究

为了分析不同设计参数对IEEE802.16e中卷积Turbo码(CTC)性能的影响以及对比IEEE802.16e支持的CTC和卷积码的编码性能,介绍了IEEE802.16e中的CTC的编码过程,给出了编码过程中的循环状态确定方法的推导过程,分析了CTC的迭代译码结构和译码算法,最后对CTC的性能进行了仿真.仿真结果表明:在相同码率和相同调制方式下CTC的编码增益要比卷积码大,采用CTC比采用卷积码有着明显的性能优势.因此在码率较低、信道状况较好或对系统实时性要求严格的情况下,可考虑使用卷积码,以降低信道编码的复杂度;而在码率较高、信道状况较差或对误码率要求严格时,可考虑选用CTC编码方案,以保证通信的可靠性.     

基于SWIPT的乘积Polar编码协作构造与分析

为实现绿色可靠通信,提出了基于无线信息与能量同传(SWIPT)技术的乘积极化( Polar)编码协作系统。 首先,建立基于 SWIPT 的乘积 Polar 编码协作系统模型;其次,将 Polar 码作为乘积码的分量码构建乘积 Polar 码,分别在信源节点和中继节点对其行编码和列编码;最后,在目的节点提出一种低译码时延的两步译码算法,第一步对接收到乘积 Polar 码的码字矩阵分别进行串行相消(SC)译码与列 SC 译码,若第一步译码失败,则执行第二步译码,即将乘积 Polar 码的码字矩阵变换为单行 Polar 码,再 SC 译码。 理论分析与仿真表明,相比点对点系统,基于 SWIPT的乘积 Polar 编码协作大大降低了译码时延;与采用置信度传播译码算法的乘积低密度奇偶校验编码协作系统相比,所提系统误码性能更优。     

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。     

改进型TPC译码算法研究

Turbo乘积码(Turbo Product Code,TPC)能够在接近Shannon极限的低信噪比情况下,获得较低的误码率。但是TPC译码算法的硬件电路复杂,虽然最小和译码算法能够简化TPC译码算法,但它是以牺牲译码性能为代价的。为了让译码算法在复杂度和译码性能之间取得较好的折衷,根据似然概率,通过同时引入偏移量参数和归一化参数,提出一种改进型TPC译码算法,并且利用最小均方误差准则来计算相关参数。仿真结果表明,与TPC译码算法、最小和译码算法相比,改进型TPC译码算法能够在降低算法复杂度的同时保持良好的译码性能。     

基于偏移量和归一化的改进型TPC译码算法研究

Turbo乘积码(Turbo Product Codes,TPC)能够在接近Shannon极限的低信噪比情况下,获得较低的误码率。但是TPC译码算法的硬件电路复杂,虽然最小和译码算法能够简化TPC译码算法,但它是以牺牲译码性能为代价的。为了让译码算法在复杂度和译码性能之间取得较好的折衷,根据似然概率,通过引入偏移量参数和归一化参数,提出基于偏移量和归一化的改进型TPC译码算法。仿真结果表明,与TPC译码算法、最小和译码算法相比,基于偏移量和归一化的改进型TPC译码算法能够在降低算法复杂度的同时保持良好的译码性能。     

BCJR算法在Turbo码迭代译码过程中的SNR失配及估计

通过对BCJR译码算法中信噪比失配对Turbo码译码性能影响的分析,证明了Turbo码迭代译码过程中的信噪比估计对Turbo码的译码性能有着直接的影响。对于Turbo码BCJR译码算法中信噪比估计,提出了自适应信噪比估计器来估计BCJR算法中信噪比失配的设计方案。该方案能以较为简单的运算很好地跟踪Turbo码译码过程中信噪比变化,Matlab的模拟仿真试验证明了该方案在底信噪比条件下具有很好的收敛性,且衰落信道的条件下更为有利。     

Turbo码在第三代移动通信中的译码实现研究

在分析TURBO码输入量化的基础上,结合已有的译码MAP算法实现结构,给出了第三代移动通信建议(3GPP)中TURBO码的译码实现电路和译码迭代电路,并提出了将TURBO码运用于多级调制的码设计和多步译码方法。并将每级TURBO码设计出不同码率,提高了低层码的纠错能力,使高层码具有较高的传输信息能力。对TURBO码在第三代移动通信中的译码也进行了分析,并讨论了延迟问题,研究了FPGA实现规模。该电路结构具有好的译码性能,并达到了3GPP的译码增益要求。     

极化码在水下光通信系统中的应用研究

为了验证不同水质条件对水下光通信的影响,采用蒙特卡罗模拟算法模拟了水下光信道的离散冲激响应。在此基础上结合具有抗衰落优点的正交频分复用技术搭建了水下光通信系统,针对收发端已知信道状态信息前提下,采用16正交幅度调制方式,结合蒙特卡罗构造算法完成极化码的构造,译码端使用基于循环冗余校验辅助的串行抵消译码算法,设计并实现了基于正交频分复用技术的水下光通信系统中的极化码编译码方案。通过实验验证了不同水质条件下码长等参数对极化码性能的影响,证明了在高信噪比时,极化码相比同等码长的低密度奇偶校验码在不同水质下具有0.2 dB～0.6 dB左右的性能增益;随着水质环境越差,其渐进性能优势表现得越明显,且不会出现误码平层的问题。极化码的编码结构更加清晰简单,译码复杂度与低密度奇偶校验码相差不大,且在译码中不需要多次迭代。因此相比于其他编码方案,极化码具有较低的编译码复杂度,在水下光通信场景中具有很强的竞争力和应用潜力。     

DVB—S2标准下LDPC码的一种改进型译码算法

针对DVB—S2标准,研究了LDPC码的码结构以及编码算法。采用Sum—Product算法进行译码,提出了改进型的译码算法。通过软件仿真,对DVB—S2中64800比特和16200比特的共21种LDPC码进行了性能比较。结果表明,改进型译码算法加快了迭代的收敛速度,在1．0dB时,1／3码率的长码的误码率为2．9629×10^-6;在低信噪比下,DVB—S2中的LDPC码依然表现出优异的性能,适合用于新一代的数字卫星广播通信。     

分组码级联极化码

为提升极化码译码性能,提出一种级联极化码方案．采用经典分组码作为外码,极化码作为内码．选择所在子信道置信度较低的信息比特进行外码编码,将编码产生的校验比特放置在置信度最高的几个子信道位置上,再将这些校验比特与要传输的信息比特一起进行极化码编码．利用外码产生的校验比特有效地提升了极化码的译码性能．同时给出修正的连续删除列表译码算法,在原始的连续删除列表译码器译码结束后,将译码器列表中每一条译码结果所包含的校验比特分别进行校验,选择正确率最高且可通过校验的一条译码结果作为最终输出．仿真结果显示,在码长为128、误帧率为10^-2时,与循环冗余校验辅助的极化码方案相比,级联极化码方案有0.25dB的增益．     

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．     

一种新型面向分组Turbo码的研究

传统Turbo码在接近山依限仍具有优异的纠错性能,但其译码延迟较大,不能满足通信系统实时性的要求．为了降低延迟,适应通信系统的实时性要求,该文提出一种以分组码为子码,构造新型的Turbo码的编译码方法,并对这种新型Turbo码进行了大量的性能仿真．仿真结果表明,在交织长度较短的条件下,该新型Turbo码随迭代次数增加收敛较快,大大提高了Turbo码译码速度．这种新方法能够有效地降低Turbo码的译码延迟,它的出现能够进一步满足通信系统实时性的需要,从而扩展Turbo码的应用范围．     

一种动态自纠正最小和LDPC码的译码算法

针对低密度奇偶校验（LDPC）码的译码算法复杂度和译码性能的均衡,为了提高译码算法的可靠性和适用性,在自纠正最小和（SCMS）算法的基础上,提出了一种动态自纠正最小和（DSCMS）算法.该算法在迭代译码的过程中,根据变量节点消息设置阈值,明确了SCMS算法中对消息可靠性的判断,提高了算法的误码特性和收敛特性.仿真结果表明,所提出的DSCMS算法的误码性能和收敛性能都要优于SCMS算法及其改进算法.当编码效率为1/2时,DSCMS算法与SCMS算法相比,最多能降低7.15%的迭代次数.     

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.     

块衰落信道下串联多链空间耦合LDPC码设计

为改善空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能,基于空间耦合低密度奇偶校验码的原模图结构特性,提出一种能够实现满分集的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集。该码集通过交换各子链相同位置上变量节点的边连接将多条子链进行耦合,使不同衰落块之间具有强相关性,从而能有效地避免由于信道深衰落引起的中断。根据原模图外信息转移算法,分析了该码集的无限长性能,并进一步通过置信传播译码算法得到该码集的有限长性能。仿真结果表明,所提出的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集能够有效地提升空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能。     

一种低复杂度的4天线准正交空时分组码设计

为了在满足全速率满分集的条件下具有较低的译码复杂度,本文设计一种4天线准正交空时分组码编码。文中的编码设计是根据当分集积最大时,选取旋转角度对星座图进行旋转来使分集积最大,获得性能最佳。星座图旋转一方面增加了准正交空时分组码的分集增益,但同时也增加了解码复杂度,所以要采用对编码矩阵进行改进来降低解码复杂度。实验结果表明:这种编码设计可以获得译码复杂度最低的单符号解码,所以对编码矩阵进行改造,得到单符号解码无疑是降低解码复杂度的有效办法。     

一种对奇偶校验比特按组删余的速率兼容编码

以多维累加交叉并行级联单奇偶校验码为母码,提出了一种具有线性编码复杂度的删余速率兼容编码．将母码的每个编码支路所输出的奇偶校验比特分为一组,利用高斯近似密度进化方法确定各组奇偶校验比特的删余优先级别,通过对奇偶校验比特按组删余,构建了一组速率兼容编码．仿真结果表明,该编码在不同码率的误比特率性能均优于以(3,6)规则LDPC码为母码构建的删余速率兼容编码的性能．     

RA码译码简化算法的研究

RA码BP译码算法，可以实现线性时间译码，然而具有较高的复杂度。为了便于硬件实现，首先提出将最小和算法应用于RA码，然后对最小和算法进行了改进，提出了归一化算法和偏移算法，使循环译码算法在复杂度和性能之间取得了较好的折衷。仿真结果表明：归一化算法和偏移算法复杂度低，性能接近BP算法。     

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．