基于矩阵分块的LDPC码快速编码结构研究

低密度奇偶校验(LDPC)码由于具有接近香农限的性能和高速并行的译码结构而成为研究热点。然而,当码长很长时,编译码器的硬件实现变得很困难。文章从编译码实际实现的角度出发,提出一种基于分块的LDPC码下三角形校验矩阵结构,降低了编译码复杂度,不仅可以实现线性时间编码,同时还可以实现部分并行译码。仿真结果表明,具有这种结构的LDPC码和随机构造的LDPC码相比具有同样好的纠错性能。     

几种LDPC码的性能比较

重点比较基于MacKay方法构造的随机LDPC码、具有准循环特点的LDPC码,以及π-旋转LDPC码的性能。通过计算机仿真比较可看出,这几种码在构造中都未考虑优化情况下,其性能差异不大。但是从编译码复杂度角度来看,π-旋转LDPC码和准循环LDPC码可以分别利用其奇偶校验矩阵中的双对角结构和移位循环结构来简化编译码,因而这两种较随机构造的码更易于硬件实现,更具有实际应用价值。     

几种LDPC码的性能比较

重点比较基于MacKay方法构造的随机LDPC码、具有准循环特点的LDPC码,以及π-旋转LDPC码的性能.通过计算机仿真比较可看出,这几种码在构造中都未考虑优化情况下,其性能差异不大.但是从编译码复杂度角度来看,π-旋转LDPC码和准循环LDPC码可以分别利用其奇偶校验矩阵中的双对角结构和移位循环结构来简化编译码,因而这两种较随机构造的码更易于硬件实现,更具有实际应用价值.     

基于QC-LDPC码的MIMO-OFDM系统的性能仿真

QC-LDPC码是一个十分重要的LDPC码研究分支。QC-LDPC码(准循环低密度奇偶校验码)是一类结构化的LDPC码,其校验矩阵H采用准循环方式构造,具有实现复杂度低的特点,易于硬件实现。大量研究人员认为,MIMO-OFDM技术将会成为4G的核心技术。将QC-LDPC码与MIMO-OFDM系统相结合,分析了在时变频率选择性衰落信道下的系统性能。仿真结果表明,在时变频率选择性衰弱信道下,QC-LDPC码与随机构造的LDPC码具有接近的系统性能。     

光通信系统中LDPC码的构造及其编译码算法分析

针对低密度奇偶校验（LDPC）码的相关理论和LDPC码自身特性以及光通信系统具有低噪声、高信噪比的传输特点进行分析后,提出了光通信系统中LDPC码型的构造方法,这为光通信系统中LDPC码型的构造和仿真分析奠定了基础。并对光通信系统中LDPC码的编译码算法进行了深入分析与研究,得到一些有利于降低其编译码算法复杂度的重要结论,这有助于降低其编译码器的设计与实现复杂度。     

低复杂度的LDPC码联合编译码构造方法研究

LDPC码因为其具有接近香农限的译码性能和适合高速译码的并行结构,已经成为纠错编码领域的研究热点。LDPC码校验矩阵的构造是基于稀疏的随机图,所以该类码字编码和译码的硬件实现比较复杂。以单位阵的循环移位阵为基本单元,构造LDPC码的校验矩阵,降低了LDPC码在和积算法下的译码复杂度。同时考虑到LDPC码的编码复杂度,给出了一种可以简化编码的结构。针对该方案构造的LDPC码,提出了消除其二分图上的短圈的方法。通过大量的仿真和计算分析,本文比较了这种LDPC码和随机构造的LDPC码在误码率性能,圈长分布以及最小码间距估计上的差异。     

π旋转LDPC码在MB-OFDM超宽带系统中的性能分析

π旋转LDPC码克服了以往LDPC码编码复杂度高的缺点,具有码率变化灵活,长码构造简单,无需求出生成矩阵,节约储存空间等优点。为了提高超宽带(UWB)系统的传输可靠性,利用π旋转LDPC码设计了一种不采用交织的多带正交频分复用(MB-OFDM)超宽带的实现方案,并通过仿真计算分析了π旋转LDPC码与并行级联卷积码的性能差异。     

具有低编码复杂度准循环扩展LDPC码的构造方法

PEG(Progressive-Edge-Growth)算法是迄今为止构造性能优异的LDPC中短码的一种有效构造方法,然而直接采用该算法构造的LDPC码的编码复杂度正比于码长的平方,这是其实用化过程中的一个瓶颈。针对这一问题,提出一种具有低编码复杂度和低错误平层的准循环扩展LDPC码的构造方法。该算法在PEG算法基础上,先构造出近似下三角结构的半随机基矩阵,然后再对基矩阵进行扩展,该方法可以在不改变基矩阵的度分布比例情况下,有效消除短环。仿真结果表明,所提出的方法构造的LDPC码比原始的PEG算法构造的随机LDPC码具有更低的错误平层,而且编码复杂度更低,更易于硬件实现。     

一种可快速编码的QC-LDPC码构造新方法

为解决LDPC码的编码复杂度问题,使其更易于硬件实现,提出了一种可快速编码的准循环LDPC码构造方法。该方法以基于循环置换矩阵的准循环LDPC码为基础,通过适当的打孔和行置换操作,使构造码的校验矩阵具有准双对角线结构,可利用校验矩阵直接进行快速编码,有效降低了LDPC码的编码复杂度。仿真结果表明,与IEEE 802.16e中的LDPC码相比,新方法构造的LDPC码在低编码复杂度的基础上获得了更好的纠错性能。     

光通信系统中基于伽罗华域乘群的QC-LDPC码的一种新颖构造方法

基于Galois域GF(q)乘群,提出了一种构造简单且编码容易实现的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,可灵活地调整码长、码率,且编译码复杂度低。用本文方法构造了适用于光通信系统的非规则QC-LDPC(3843,3603)码,仿真表明,与已广泛用于光通信系统中的经典RS(255,239)码相比,用本文方法构造的码具有更好的纠错性能,且其性能优于用SCG方法构造的LDPC码和规则的QC-LDPC(4221,3956)码,适合用于高速长距离光通信系统。     

纠正随机错误与长突发删除的多进制乘积码研究

考虑多进制LDPC码的符号特性，以及对其残留错误和删除的分析，本文采用多进制LDPC码作为内码，相同Galois域下的高码率RS码作为外码来构造多进制乘积码；并提出了一种低复杂度的迭代译码方案，减少信息传输的各类错误。在译码时，只对前一次迭代中译码失败的码字执行译码，并对译码正确码字所对应的比特初始概率信息进行修正，增强下一次迭代多进制LDPC译码符号先验信息的准确性，减少内码译码后的判决错误，从而充分利用外码的纠错能力。仿真结果显示，多进制乘积码相较于二进制LDPC乘积码有较大的编码增益，并通过迭代进一步改善了性能，高效纠正了信道中的随机错误和突发删除。对于包含2%突发删除的高斯信道，在误比特率为10-6时，迭代一次有0.4 dB左右的增益。      

结构半随机LDPC码的递增冗余HARQ方案

提出了结构半随机LDPC码,分析了其在不同码率时,编、译码具有兼容性的特性。介绍了基于结构半随机LDPC码的递增冗余HARQ方案,给出了这种方案的吞吐量性能封闭解。在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下,通过仿真将新方案的性能和随机LDPC码的性能进行了比较,结果显示,结构半随机LDPC码的递增冗余HARQ方案性能接近随机LDPC码,但编、译码更简单,参数选择范围更广。     

The Effect of Block Interleaving in an LDPC‐Turbo Concatenated Code

The effect of block interleaving in a low density parity check (LDPC)‐turbo concatenated code is investigated in this letter. Soft decoding can be used in an LDPC code unlike the conventional Reed‐Solomon (RS) code. Thus, an LDPC‐turbo concatenated code can show better performance than the conventional RS‐turbo concatenated code. Furthermore, the performance of an LDPC‐turbo code can be improved by using a block interleaver between the LDPC and turbo code. The average number of iterations in LDPC decoding can also be reduced by a block interleaver.     

Decoding and Design of LDPC Codes for High-Order Modulations

A concatenated code model is proposed for high-order low-density parity-check (LDPC) coded modulations. A corresponding concatenated-code belief propagation (CCBP) decoding algorithm is derived for our proposed concatenated code. Moreover, the design of LDPC codes under the CCBP decoding is developed using extrinsic information transfer (EXIT) charts. Compared with other algorithms, the CCBP method provides an excellent parallel decoding process, and the EXIT-based design method offers highly accurate LDPC code ensembles. Simulation results show that the performance of the proposed CCBP algorithm is superior to that of the conventional belief propagation decoding within a wide range of modulation orders, and the EXIT-based method can design capacity-approaching LDPC codes for high-order modulations.     

基于MRF的高性能二进制LDPC码译码算法

二进制LDPC码译码改进算法主要是提升硬判决性能或者降低软判决计算复杂度。本文应用高斯-马尔可夫随机场(Markov Random Field,MRF)模型实现信源参数估计,对信道译码端接收的比特序列进行对数似然比修正,在译码时加入信源的残留冗余信息来增加译码器的纠错能力。信源估计修正系数自适应可变,是由误码率参数调控。在计算复杂度不变的情况下,基于MRF的LDPC码译码算法有效提高了译码性能,降低误比特率     

LDPC码的改进及其应用的研究

在介绍LDPC(Low Density Parity Code)低密度校验码的基本原理的基础上，针对任意离散无记忆信道的传输，从两个方面对其结构进行了改进。这种改进的LDPC码是定义在有限域GF(q)上的非正则LDPC码，较之正则LDPC码具有更好的性能。采用改进的非正则LDPC码，经过最大似然概率译码，能够实现以任意逼近任何离散无记忆信道容量的速率的可靠通信。同时，讨论了对应于这种码结构的实际的迭代译码方法，并简单介绍了这种改进的非正则LDPC码在OFDM系统、压缩图像传输等方面的应用。     

QC-LDPC译码器的FPGA设计实现与分析

本文提出一种针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的双修正型最小和积译码算法,设计了一种基于 FPGA 平台低资源占用率、短处理时延的 QC-LDPC 译码器,并分析了该译码器的译码性能、资源占用率、处理时延等性能,该译码器在不增加实现复杂度和难度的情况下, 能有效减少译码迭代过程中的信息损失,提高译码性能。     

结合6-QAM和双层LDPC码的编码调制研究

针对阶数为3 ×2p的非标准调制与纠错编码难以匹配的问题,提出了一种面向6阶正交幅度调制(QAM)的双层编码调制传输方案.在发送端,采用有限域GF(2)低密度奇偶校验(LDPC)码与GF(3)LDPC码进行分层编码,并将两种编码码字映射为6进制码字后进行6-QAM调制;在接收端,根据GF(2) LDPC码和GF(3) ...     

EBPSK解调器中利用SVM概率输出的LDPC译码

为了改善扩展的二元相移键控（EBPSK）系统在低信噪比下的误码率性能,引入了低密度奇偶校验码（LDPC）。EBPSK解调器借助特殊的冲击滤波器提高能量利用率,却增加了获得后验概率信息用于译码的困难。本文引入支持向量机（SVM）方法在滤波器输出信号中选取少量采样点进行概率输出并进行LDPC译码,仿真显示可得到较高的信噪比增益。同时,本文还仿真对比了不同采样频率及不同方式获得的后验概率信息对系统译码性能的影响,表明基于SVM的方法在低采样率和低信噪比条件下便可获得较为精确的后验概率,因此,在EBPSK系统中采用SVM方法获得后验概率信息用于LDPC译码是一种较为有效的方式。      

Probabilistic Analysis of Linear Programming Decoding

We initiate the probabilistic analysis of linear programming (LP) decoding of low-density parity-check (LDPC) codes. Specifically, we show that for a random LDPC code ensemble, the linear programming decoder of Feldman succeeds in correcting a constant fraction of errors with high probability. The fraction of correctable errors guaranteed by our analysis surpasses previous nonasymptotic results for LDPC codes, and in particular, exceeds the best previous finite-length result on LP decoding by a factor greater than ten. This improvement stems in part from our analysis of probabilistic bit-flipping channels, as opposed to adversarial channels. At the core of our analysis is a novel combinatorial characterization of LP decoding success, based on the notion of a flow on the Tanner graph of the code. An interesting by-product of our analysis is to establish the existence of ldquoprobabilistic expansionrdquo in random bipartite graphs, in which one requires only that almost every (as opposed to every) set of a certain size expands, for sets much larger than in the classical worst case setting.