光通信系统中一种新颖的随机交织型级联码方案

基于LDPC码,提出一种新颖的随机交织型级联码(RICC,random interleaved concatenatedcode)方案。在编码阶段,根据LDPC码中不同度数的变量节点采用不同纠错能力的BCH外码,分别进行保护的思想进行集分割编码;在译码阶段,采用硬判决辅助软判决的联合迭代译码。不同于传统的单极型和交织型级联方式,它是一种根据LDPC码变量节点(VN)度数来决定交织深度,因而交织方式是随机的。仿真结果分析表明,在误比特率(BER)为10-8时,四集合分割的RICC-4P的净编码增益(NCG)比无分割的单级型级联码提高了0.15dB,比ITU-T G.709和G.975.1标准中的RS(255,239)、RS(255,239)+CSOC(n/k=7/6,J=8)级联码和开销为25%的正交级联BCH码的NCG分别提高了3.0、1.5和0.4dB,其纠错性能的提升得益于采用集分割保护和硬判决辅助软判决的联合迭代译码。     

基于LDPC码的编码调制系统的性能分析

以接近香农限性能的LDPC码作为分量码,研究了将编码和调制相结合的多层编码(MLC)——多级译码(MSD)编码调制技术。选用不同码长的LDPC码为各级分量码,以8PSK为调制方式,通过计算机仿真,比较了不同的集分割方案在AWGN信道中的性能。     

一种光通信系统中基于16-QAM的LDPC编码调制方案

设计了一种适用于16-QAM( quadrature amplitude modulation)系统的LDPC(low density parity check)级联编码调制方案。方案采 用了 本文所设计的一种低复杂度的软解调与二进制LDPC结合的算法,降低译码复杂度并增加方 案的实用性;同时方案 兼容当前OUT-4帧的级联码结构,这样可以利用级联码巧妙有效地解决LDPC码的错误平层问 题。仿真结果表明,本文 提出的LDPC级联编码调制方案,在误码率(BER)为10－8时,较G.709标准中的RS(255,9)的NCG(net code gain) 提高了2.8dB;同时,较ITU-T G.975.1标准 中两种码率相近的RS(255,9)+CSOC(n/k=7/6,J=8) 级联码和正交级联BCH码,在BER为10 －8时, 本文方案的NCG分别提高了1.3dB和0.2dB,且冗余度较两种方 案都低。此外,本文方案实现了3.28bits/symbol的SE (spectra l efficiency)。在BER为10－8时 ,本文方案较频谱效率低 于它的4-QAM、8-QAM以及8-QAM-RS(255,9)分别有着3.5、6.4和2dB的增益 。比较标准中建议的FEC(forward error correction)方案,本文提出的方案在NCG和SE两方面性能上都有所提升。     

光通信系统中基于LDPC码的SFEC码型研究

基于光通信系统中低密度奇偶校验(LDPC)码型的构造原则和构造方法,构造了适用于光通信系统中冗余度为6.69%的新颖LDPC(3969,3720)和冗余度为4.56%的新颖LDPC(8281,7920)码。仿真分析表明:在10-12的误码率(BER)时,这两种新颖码型在迭代18次后的净编码增益(NCG)分别比ITU-TG.975中RS(255,236)码的NCG大1.63dB和1.49dB,并且LDPC码的译码可在硬件上并行实现;这两种新颖码型的译码速度相当快,与ITU-TG.975.1中级联码型相比,这两种LDPC码的实现复杂度要低得多,可在将来的硬件实现中节省存储空间和减少计算量。因而,所构造的这两种新颖LDPC码型都可作为超验前向纠错(SFEC)码的候选码型。     

基于LDPC乘积码的BICM-ID方案性能分析

提出一种采用LDPC乘积码和BICM-ID相结合的编码调制技术.该方案编码采用LDPC乘积码,译码可以采取三个迭代过程:在解调器和译码器之间迭代,LDPC乘积码的分量码之间迭代,以及分量码内部迭代.因此采取合理的迭代译码策略,可以提高的译码效率.仿真结果显示,该方案在AWGN信道和Rayleigh信道条件下,与数字电视地面多媒体广播DTMB采用的编码调制方案相比具有更好的误比特性能.     

光通信系统中一种低复杂度的AP-QC-LDPC码新颖构造方法

提出了一种低复杂度的具有等差数列(AP)特性的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,该方法结构简单,节省了存储空间,可根据实际需要灵活地改变码长和码率.利用该方法构造出的AP-QC-LDPC(4599,4307)码的校验矩阵的每行元素为等差数列,且公差单调递增,所以该校验矩阵不含有4环.仿真结果表明:在误码率(BER)为10-6时,该AP-QC-LDPC(4599,4307)码比ITU-T G.975中的RS(255,239)码和ITU-T G.975.1中LDPC(32640,30592)码的净编码增益(NCG)分别改善了约2.19和1.48 dB,比基于有限域乘群的eIRA-QC-LDPC(4599,4307)码和QC-LDPC(3780,3540)码的净编码增益分别提高了约0.16和0.2dB.该方法构造的AP-QC-LDPC(4599,4307)码具有更好的纠错性能,能更好地适应光通信系统的需求.     

高阶调制系统下LDPC码优化设计

为了提高编码调制系统的整体编码增益,提出一种高阶调制系统下LDPC码的度分布优化方法.根据高阶调制符号中不同比特的误比特特性,将调制符号所经历信道建模为一组对称二进制输入加性高斯信道.在此基础上,推导了高阶调制系统下LDPC码高斯近似密度进化分析方法,并得到译码收敛条件.结合度分布约束关系及译码收敛条件,提出高阶调制系统下LDPC码的度分布优化问题及差分进化实现方法.仿真结果表明,设计的LDPC码在高阶调制系统中的渐进性能和误码性能优于基于比特优化映射的编码调制方案.     

非二进制LDPC码编码调制在光纤通信中的应用

为满足100Gb/s光纤通信的需求,提出了非二进制LDPC码编码调制(NB-LDPC-CM)方案.该方案通过使用频谱效率调制以及非二进制前向纠错LDPC码,提供了一种在高总比特率下实现可靠通信的前向纠错机制.与现有的BI-LDPC-CM方案相比,该方案在误比特率(BER)为10-7的情况下,采用16点、32点、和64点四维星座图时,额外提供的净编码增益分别为0.26dB、1.14dB和2.14dB.     

一种基于PPM的LDPC编译码方案

该文基于LDPC码和PPM调制方式构造了一种适用于UWB无线通信系统的低码率的编译码方案LDPC-PPM。本方案在保证系统性能的前提下,通过改变编码比特到调制符号的映射方式,不但避免了一般编码调制系统中译码和解调之间的迭代运算,而且可以应用快速Hadamard变换(FHT)和基于FHT的后验概率译码(APP-FHT)来进一步降低接收端的译码复杂度。可以证明,该方案等价于BPSK调制下的低码率的LDPC-Hadamard码。仿真结果表明,在信息比特长度是65536,该方案可以在-1.18dB处达到误比特率为 的性能,仅比采用BPSK调制的Turbo-Hadamard码差0.02dB。     

BICM-ID光通信系统中一种新颖星座映射方案的优化分析

针对传统Gray映射在中高信噪比区域内对迭代译码的比特交织编码调制(BICM-ID)光通信系统改善信道容量性能有限的问题,基于互信息准则和比特的不等保护度提出了一种新颖的16QAM星座映射方案.仿真分析表明:在中高信噪比下,所提出的新映射方案比传统Gray映射方案的信道容量最大改善值可达1.18 bit/channel.结合低密度奇偶校验(LDPC)码并借助外部信息传递(EXIT)图,该方案在光通信系统中具有很好的性能优势与应用前景.     

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) ...     

瑞利衰落信道下基于LDPC码USTM的MIMO系统

研究了一种联合低密度校验(LDPC,Low-Density Parity-Check)码和酉空时调制(USTM,Unitary Space-Time Modulation)技术在不相关瑞利平坦衰落(Rayleigh flat fading)下的多输入多输出信道(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)系统的性能.在无信道状态信息下,采用可并行操作的和积译码算法(SPA,Sum-Product Algorithm)的LDPCC-USTM级联系统具有优异的性能,并分析了不同LDPC码集下对系统性能的影响.仿真结果表明LDPCC-USTM级联系统比与未级联的相比有近23dB的编码增益,与基于Turbo码的USTM[6]系统相比有5dB多的编码增益,且基于非规则的LDPC码的级联系统比基于规则码有近1dB的编码增益.     

基于高性能编码调制映射的联合解调译码方法

对于功率受限的加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise,AWGN）信道,当具有高斯分布的信号作为信道输入时,信息传输性能接近信道容量.为了传输性能接近容量限,本文采用优化的非均匀排布APSK（Amplitude Phase Shift Keying）星座取代传统的多维QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制星座图,利用二进制交换算法（Binary Switching Algorithm,BSA）进行星座图的反馈后哈姆尼克均值优化,设计了一种新型的"4+12F-APSK"非均匀排布的星座映射方案,并与BICM-ID（Bit Interleaved Coded Modulation-Iterative Decoding）解调译码相结合,提出了基于高性能编码调制映射的联合解调译码方法,有效地解决了接近信道容量限的联合解调译码的难题.实验结果表明,在瑞利衰落信道误比特率在10的-5次方量级时,该方法比传统的MSEW（Maximum Squared Euclidean Weight）,GRAY,SP（Set Partitioning）三种矩形QAM调制方案的译码性能至少改善0.6dB;在AWGN信道误比特率在10的-3次方量级时,该方法比传统的MSEW和GRAY映射至少改善0.3dB.同时,与其他16APSK映射方案相比,该方法无论是在瑞丽衰落信道还是在AWGN信道条件下,在相同的误比特率量级上,都具有1dB~2dB的译码性能增益,有效地逼近了传输容量限.该方法在移动通信和电视广播通信等资源有限网络中具有广泛的应用前景.     

Differential turbo-coded modulation with APP channel estimation

A serially concatenated coding system which can operate without channel state information (CSI) with use of a simple channel-estimation technique is presented. This channel-estimation technique uses the inner decoder's a posteriori probability (APP) information about the transmitted symbols to form a channel estimate for each symbol interval, and is termed "APP channel estimation." The serially concatenated code is comprised of an outer rate-2/3 binary error-control code, separated by a bit interleaver from an inner code consisting of an 8-phase-shift keying (PSK) bit mapping and differential 8-PSK modulation. Coherent decoding provides bit-error rate performance 0.6 dB from 8-PSK capacity for large interleaver sizes. APP channel-estimation decoding without initial CSI over constant and random walk phase models shows near-coherent results, with fractions of a decibel performance loss for random walk and linear phase models.     

Near-capacity coding in multicarrier modulation systems

We apply irregular low-density parity-check (LDPC) codes to the design of multilevel coded quadrature amplitude modulation (QAM) schemes for application in discrete multitone systems in frequency-selective channels. A combined Gray/Ungerboeck scheme is used to label each QAM constellation. The Gray-labeled bits are protected using an irregular LDPC code with iterative soft-decision decoding, while other bits are protected using a high-rate Reed-Solomon code with hard-decision decoding (or are left uncoded). The rate of the LDPC code is selected by analyzing the capacity of the channel seen by the Gray-labeled bits and is made adaptive by selective concatenation with an inner repetition code. Using a practical bit-loading algorithm, we apply this coding scheme to an ensemble of frequency-selective channels with Gaussian noise. Over a large number of channel realizations, this coding scheme provides an average effective coding gain of more than 7.5 dB at a bit-error rate of 10/sup -7/ and a block length of approximately 10/sup 5/ b. This represents a gap of approximately 2.3 dB from the Shannon limit of the additive white Gaussian noise channel, which could be closed to within 0.8-1.2 dB using constellation shaping.     

A simple baseband transmission scheme for power line channels

We propose a simple pulse-amplitude modulation (PAM)-based coded modulation scheme that overcomes two major constraints of power line channels, viz., severe insertion-loss and impulsive noise. The scheme combines low-density parity-check (LDPC) codes, along with cyclic random-error and burst-error correction codes to achieve high-spectral efficiency, low decoding complexity, and a high degree of immunity to impulse noise. To achieve good performance in the presence of intersymbol interference (ISI) on static or slowly time-varying channels, the proposed coset-coding is employed in conjunction with Tomlinson-Harashima precoding and spectral shaping at the transmitter. In Gaussian noise, the scheme performs within 2 dB of unshaped channel capacity at a bit-error rate (BER) of 10/sup -11/, even with (3,6)-regular LDPC codes of modest length (1000-2000 bits). To mitigate errors due to impulse noise (a combination of synchronous and asynchronous impulses), a multistage interleaver is proposed, each stage tailored to the error-correcting property of each layer of the coset decomposition. In the presence of residual ISI, colored Gaussian noise, as well as severe synchronous and asynchronous impulse noise, the gap to Shannon capacity of the scheme to a Gaussian-noise-only channel is 5.5 dB at a BER of 10/sup -7/.     

5G通信中的极化码在高阶调制下的应用

极化码作为信道编码领域的一类新型编码方案,已经被确定为5G移动通信系统中增强移动宽带(En-hanced Mobile Broadband,e MBB)场景下控制信道的编码方案。为了提高5G通信中的频带利用率和信息传输速率,提出将极化码与高阶调制技术相结合,针对16QAM和256QAM两种调制方式,建立和仿真了基于极化码的高阶调制通信系统。在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道模型下采用逐次消除(Successive Cancellation,SC)译码算法对不同参数的极化码进行仿真比较。仿真结果表明,在现有5G标准控制信道的16QAM模型下,码长N=1 024,码率R=1/3,信噪比E_b/N₀=6 d B时,极化码误码率可以达到10^-5。未来极化码的应用将推广到数据信道,在256QAM调制方式下,也体现出较好的纠错性能;在16QAM调制方式下,将极化码与同等速率的LDPC码及卷积码相比较,性能增益也有良好的体现。