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。     

构造接近香农极限的低密度校验码

低密度校验(LDPC)码的性能优劣在很大程度上取决于该码的最小环长(Girth)和最小码距。本文采用几何构造方法构造最小环长为8的LDPC码,联合随机搜索算法改善其码重分布,所构造的LDPC码在码长为4k、编码效率为0.95时,距离香农极限仅1.1dB。     

一种改进的线性分组码的全盲识别算法

针对线性分组码编码参数的盲识别问题,根据实际与随机序列码重概率分布间较大的差异性,提出了利用两种特征参数(码重标准差率差值、码重信息熵)分别同时识别码长和起始点的算法.根据这两种算法的不足又进一步改进,提出一种对这两种特征参数进行融合来同时识别码长和起始点的算法.在此基础上,通过建立矩阵进行化简获得生成矩阵,从而实现线性分组码的全盲识别.理论分析及实验仿真表明该方法简单易行,容错性较强,在误码率为0.025条件下对中短码识别率达到90％,误码率为0.005条件下对中长码识别率高于80％.     

可见光通信中LDPC码的编译码算法研究

为有效提升可见光在信道译码方面的性能,使传输效率有效提升,利用PEG的方式,得到了一种纠错码的方法(LDPC)。这种方式利用到了LDPC码具有对性的特点,且码重较多分布在半码周围,若是码重位于较中心的位置,我们可以利用增加长补偿位的方式实现调光补偿,相较于那些码重偏离中心位置的码字,通常采用的就是在远离中心的位置添加序列的方式解决。     

轻量化绝对式多圈光电编码器研究

为有效减小多圈编码器体积、重量并满足高位数多圈记忆的要求,设计了轻量化绝对式多圈光电编码器。多圈编码器采用绝对式矩阵码盘设计,将编码器的绝对码设计在齿轮上,减小了以往绝对式多圈编码器的多级码盘结构和齿轮结构;采用多级齿轮串行结构,缩小了多圈编码器齿轮的高度,便于安装、结构简单。设计的14位超高位数绝对式多圈光电编码器,外形尺寸为φ60mm×20mm,圈数为214=16 384圈,实现了电机转动圈数的绝对记忆功能,具有圈数记忆位数高、重量轻的特点。     

基于双序列反序的(4,L)规则girth-8 QC-LDPC短码

围长较大的短码长准循环（QC）低密度奇偶校验（LDPC）码的显式构造对于QC-LDPC短码的理论研究与工程应用具有重要意义。首先提出一种基于成对策略的贪婪搜索算法,并根据此算法在列重J为4时的经验结果,归纳总结出一种具有双序列反序特征的指数矩阵。随后证明了该指数矩阵对于任意行重L均对应于围长为8的QC-LDPC码。与现有的典型显式构造方法即最大公约数（GCD）方法相比,新QC-LDPC码提供的码长显著降低。最后,将指数矩阵的拆分拼接和掩膜处理技巧与新QC-LDPC码结合起来,设计出了译码性能在高信噪比区超过5G NR LDPC码的合成码。     

基于稀疏二进制序列的低密度奇偶校验码

通过对低密度奇偶校验(LDPC)码构造的研究,提出了一种利用稀疏二进制序列构造规则LDPC码的新颖而简单的方法。在构造中,还提出了奇偶校验矩阵里元素‘1’的分布矩阵的概念。为了确保码Tanner图的最小圈长为8,利用了序列的周期自相关函数和周期互相关函数。通过仿真表明构造的新码在和积算法下进行迭代解码性能优异。由于产生的LDPC码本身固有的准循环结构,还能得到较低的编码复杂度。     

任意列重大围长QC-LDPC码的确定性构造

针对准循环低密度奇偶校验（Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC）码中准循环基矩阵的移位系数确定问题,提出基于等差数列的确定方法.该方法构造的校验矩阵围长为8,列重可任意选取,移位系数由简单的数学表达式确定,编码复杂度与码长呈线性关系,节省了编解码存储空间.研究结果表明,列重和围长是影响码字性能的重要因素.在加性高斯白噪声（Additive White Gauss Noise,AWGN）信道和置信传播（Belief Propagation,BP）译码算法下,该方法构造的码字在短码时可以获得与IEEE 802.11n、802.16e码相一致的性能,在长码时误比特率性能接近DVB-S2码.同时表明该方法对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性.     

低重分配概率的OVSF码重分配算法

在采用正交可变长扩频因子(OVSF)码作为信道化码的直接序列扩频码分多址系统中,提出用重分配概率作为重分配算法的一个新的评价指标,重分配概率越小,系统的计算复杂度越低。进而提出一种低重分配概率的、基于空码容量的重分配算法,在解决本次码阻塞的同时,兼顾对未来高数据速率的呼叫的支持能力,减少未来码阻塞发生。仿真证实,重分配概率比已有2种重分配算法都小。     

基于码重分布概率方差的循环码识别方法

提出循环码的一种盲识别方法。在码字起点已知的条件下,分析循环码码重分布特点,基于码重分布概率方差识别码长;根据码重分布统计结果选择最佳的码字,求其循环移位后码多项式的公因式,最后通过判决关系识别生成多项式完成循环码的盲识别。仿真实验表明该方法对误码率在10-2时的循环码具有较好的识别效果。     

重量分布式约束的LDPC码性能研究

本文对"重量分布式约束的码集合内码性能"这一命题进行了初步研究,分别得到了码集合性能的上限和下限,本文给出了性能下限码的Fill-Shift构造方法,而且由LDPC码校验矩阵不变性可以对LDPC码的校验矩阵作必要的初等变换,这样可以在保持码性能不变的前提下降低编码复杂度和实现系统编码;此外,还可以利用该性质加强对重要信息符号的差错保护.     

LDPC codes from generalized polygons

We use the theory of finite classical generalized polygons to derive and study low-density parity-check (LDPC) codes. The Tanner graph of a generalized polygon LDPC code is highly symmetric, inherits the diameter size of the parent generalized polygon, and has minimum (one half) diameter-to-girth ratio. We show formally that when the diameter is four or six or eight, all codewords have even Hamming weight. When the generalized polygon has in addition an equal number of points and lines, we see that the nonregular polygon based code construction has minimum distance that is higher at least by two in comparison with the dual regular polygon code of the same rate and length. A new minimum-distance bound is presented for codes from nonregular polygons of even diameter and equal number of points and lines. Finally, we prove that all codes derived from finite classical generalized quadrangles are quasi-cyclic and we give the explicit size of the circulant blocks in the parity-check matrix. Our simulation studies of several generalized polygon LDPC codes demonstrate powerful bit-error-rate (BER) performance when decoding is carried out via low-complexity variants of belief propagation.     

一种具有最小距离下界的正则LDPC码的构造

主要提出一种新的计算规则LDPC(low-density parity-check)码的最小距离下界的方法。该方法是基于LDPC码的每个变量节点的独立树进行构造LDPC码。与随机构造的LDPC码和用PEG方法构造的方法比较,这个新的构造方法得到了更大的围长和最小距离下界。在AWGN信道中,在码长N=1 008和N=1 512时进行Matlab仿真,仿真结果表明随着信噪比的增加此方法构造的LDPC码有优异的误码率性能。     

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。     

A combining method of quasi-cyclic LDPC codes by the Chinese remainder theorem

In this paper we propose a method of constructing quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes of large length by combining QC-LDPC codes of small length as their component codes, via the Chinese remainder theorem. The girth of the QC-LDPC codes obtained by the proposed method is always larger than or equal to that of each component code. By applying the method to array codes, we present a family of high-rate regular QC-LDPC codes with no 4-cycles. Simulation results show that they have almost the same performance as random regular LDPC codes.     

Efficient algorithm for calculating short cycles in Tanner graph based on matrix computation

Loop distribution of Tanner graph affects the BER performance of low-density parity-check codes(LDPC) decoding.To count short cycles in the Tanner graph efficiently,a side by side recursion algorithm based on matrix computation was proposed.Firstly,5 basic graph structures were defined to realize recursive calculate in the implementation process.Compared with previous works,the algorithm provided many methods for counting the same length of cycles.The same result confirmed the correctness of the algorithm.The new algorithm could not only calculate the total number of cycles,but also gave the number each edge participating in fixed-length cycles.Its complexity was proportional to the product of D and square of N,where D was the average degree of variable nodes,and N denoted the code length.For LDPC codes,D was far less than N.For most of the LDPC codes,the calculation for numbers of cycle-length g、g+2、g+4 was only several seconds.     

Pseudorandom construction of low-density parity-check codes using linear congruential sequences

We consider maximal-length linear congruential sequences generated using a simple recursion to generate the bipartite graph of a low-density parity-check (LDPC) code. The main advantage is that the graph structure of the codes (edge connections) can be generated using a recursion, rather than having to store the graph connections in memory, which facilitates hardware implementation of the decoder. For this class of codes, sufficient conditions on the recursion parameters are derived, such that regular LDPC codes can be constructed with no cycles of length four or less. Simulation results show that these codes provide almost the same performance of a constrained pseudorandom construction that explicitly avoids cycles of length less than or equal to four.     

基于多重置换阵的满秩结构化LDPC码构造方法

 在多重置换阵的基础上,提出一种适用基于网络编码的协作中继策略的结构化LDPC码构造方法.首先定义了多重置换阵的概念,提出并证明了该方阵在秩和消元等方面的重要性质;给出具体的构造步骤,构造了列重为3和围长至少为6的满秩LDPC码;分析了该LDPC码的生成矩阵,具有稀疏和结构化的特点,适用基于网络编码的协作中继系统中进行联合网络编码和迭代译码.仿真结果表明,在相同码长、2/3码率和准循环矩阵 Y 结构条件下,相比阵列LDPC码、近似双对角形式的LDPC码和三对角形式的LDPC码,新构造的LDPC码具有相对较好的译码性能.     

具有不等错误保护特性的LDPC 编码调制方案

针对LDPC（low-density parity-check）编码调制系统，提出了一种新的具有不等错误保护特性的调制方案，在一个码字内，利用不同的调制方式对于重要的比特给予较强的保护，对于次要的比特给予较弱的保护，该方案既适用于非规则LDPC码，也适用于规则LDPC码。计算机仿真结果表明，新方案的性能是传统16QAM及4QAM的折衷，当采用1／2码率时，其频带利用率与8PSK相同，但是误码率性能优于8PSK。新方案的性能优于现有文献中基于比特可靠性的调制映射方案，并采用EXIT（extrinsic information transfer）图对新方案的优异性能给出了解释。     

A lattice-based systematic recursive construction of quasi-cyclic LDPC codes

This paper presents a low-complexity recursive and systematic method to construct good well-structured low-density parity-check (LDPC) codes. The method is based on a recursive application of a partial Kronecker product operation on a given gamma x q, q ges 3 a prime, integer lattice L(gamma x q). The (n - 1)- fold product of L(gamma x q) by itself, denoted Lⁿ(gamma x q), represents a regular quasi-cyclic (QC) LDPC code, denoted (see PDF), of high rate and girth 6. The minimum distance of (see PDF) is equal to that of the core code (see PDF) introduced by L(gamma x q). The support of the minimum weight codewords in (see PDF) are characterized by the support of the same type of codewords in (see PDF). From performance perspective the constructed codes compete with the pseudorandom LDPC codes.