Construction of protograph LDPC codes with circular generator matrices

The application of protograph low density parity check(LDPC) codes involves the encoding complexity problem.Since the generator matrices are dense,and if the positions of "1" s are irregularity,the encoder needs to store every "1" of the generator matrices by using huge chip area.In order to solve this problem,we need to design the protograph LDPC codes with circular generator matrices.A theorem concerning the circulating property of generator matrices of nonsingular protograph LDPC codes is proposed.The circulating property of generator matrix of nonsingular protograph LDPC codes can be obtained from the corresponding quasi-cyclic parity check matrix.This paper gives a scheme of constructing protograph LDPC codes with circulating generator matrices,and it reveals that the fast encoding algorithm of protograph LDPC codes has lower encoding complexity under the condition of the proposed theorem.Simulation results in additive white Gaussian noise(AWGN) channels show that the bit error rate(BER) performance of the designed codes based on the proposed theorem is much better than that of GB20600 LDPC codes and Tanner LDPC codes.     

Irregular and regular LDPC codes with high spectrum efficiency modulation in image transmission over fading channel

1.INTRODUCTION Low densityparity check(LDPC)codes,firstintroduced byGallagerin1963,havenearShannonlimitperformance whendecodedusinganiterativeprobabilisticalgorithm[1,2]. Lubyetal,constructedirregularLDPCcodesandshowed thatirregularcodesperformedbetterthanregularones[3]. AndthenRichardsonandUrbankedevelopedadensityevo lutionalgorithmtoanalyze,designtheirregularLDPC codes[4].Bythismethod,theyconstructedtheLDPCcodes thatclearlybeatthepowerfulTURBOcodes[5]. Ontheotherhand,wirele…     

多址访问中继信道下多边LDPC码

为逼近解码前传半双工多址访问中继信道容量,提出一种多边低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码校验点联合编码（parity jointly coded multi-edge type LDPC codes, PJCMET-LDPC）结构及其度分布优化方法。该结构视中继校验比特为PJCME-TLDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息联合译码获得所有信源信息。为了分析该编码算法的渐进性能,推导了基于消息错误概率的多边外信息转移图噪声门限分析方法。在此基础上,提出PJCMET LDPC码度分布优化方法。实验仿真表明,与SCC LDPC码和NCC -LDPC码相比,PJCMET-LDPC码可以获得更大的编码增益。     

基于有限域构造的QC LDPC码编码器设计

为了降低准循环低密度奇偶校验（quasi-cyclic low-density parity-check, QC LDPC）码编码的复杂度,提出了一种利用近似满秩（approximate full rank, AFR）矩阵实现QC LDPC码的高效编码方案。基于有限域GF(q)乘群、加群构造出AFR校验矩阵,利用AFR矩阵可以快速得到其系统循环形式的生成矩阵。此方案不但可以实现线性化编码,而且编出的码都为系统码。仿真表明,该编码方案对于列重较小的QC LDPC码具有较好的通用性和实用价值。     

基于LDPC自适应编码调制的图像传输性能

研究了基于LDPC码的自适应编码调制技术及其在慢衰落无线信道图像传输中的应用,分析了确定最优信噪比转换门限集合的最小均方误差非线性曲线拟合法,进而得到基于LDPC码的自适应编码调制系统的最大平均吞吐量性能。仿真结果表明,在慢衰落无线信道图像传输中,系统能获得满意的图像传输质量和很高的频谱利用率。     

基于SPW的LDPC码的仿真实现

在通信系统设计中，采用先进的仿真工具进行系统建模和仿真，已经成为复杂系统设计必不可少的环节。SPW是一个先进的通信系统建模、仿真工具，它具有非常灵活的自定义模块能力。LDPC码是近来出现的一种高效纠错编码，具有比turbo码更强的纠错能力。在介绍了LDPC码原理的基础上，将LDPC码封装为自定义模块，并在SPW环境中仿真了LDPC在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下的性能，得到了预期的结果。     

基于低密度格码的编码协作中继系统

提出一种联合低密度奇偶校验码(low density parity check,LDPC)的低密度格码编码协作(low density lattice code coded cooperation,LDLC-CC)改进方案。中继对源节点广播的LDLC码字进行译码,并向目的节点转发基于LDPC和LDLC编码的增强校验信息。通过利用校验矩阵下三角结构特性,源节点和中继节点可以简单地通过各自的校验矩阵进行整形和编码,且采用的LDLC校验矩阵可以构成高维下三角结构校验矩阵。此外,设计了目的节点联合迭代软译码算法。该算法建立了LDLC联合译码与LDPC软译码之间的联系,相比LDPC硬译码可以获得显著的编码增益。仿真结果显示,在瑞利慢衰落信道下提出的联合LDPC的LDLC-CC系统相比传统无协作直传LDLC系统最大可以取得近5 dB性能增益。     

广义交叉乘积累加码

为设计具有线性编、译码复杂度及逼近香农限性能的信道编码结构,在并行级联的单奇偶校验码之间引入交叉结构以构成外码,以累加器为内码,提出了一种新的串行级联编码--广义交叉乘积累加码。以外信息转移图为工具对广义交叉乘积累加码进行设计,并给出一个广义交叉乘积累加码的设计示例。分析及仿真结果表明,该示例具有线性编、译码复杂度,其收敛门限距香农限仅有约0.32 dB的距离。     

准循环LDPC好码设计

现有准循环(QC)LDPC码的设计未考虑避免短环问题与校验矩阵的行相关问题.第一个问题使准循环LDPC码的误码率性能远低于随机LDPC码,第二个问题使得构造生成矩阵非常困难.为解决第一个问题,提出避免短环的准循环LDPC码的设计约束条件,根据四、六环检验结果调整校验矩阵中循环子矩阵的维数和移位因子.为解决第二个问题,提出一种不规则准循环LDPC码的设计方法,该方法将校验矩阵中的特定位置的子矩阵用零矩阵和循环矩阵置换,获得一非奇异方阵,用于构造生成矩阵.虽然在校验矩阵中采用双对角线子矩阵可解决校验矩阵的行相关问题,但是会产生低码重的码字,导致误码率性能不能随码长增加而提高.计算机仿真结果表明,设计的准循环LDPC码具有良好的误码率性能.     

基于LDPC编码的自适应数据重传方法

提出一种新的基于低密度校验(low density parity check, LDPC)码的自适应数据重传方法。在信道条件差（信噪比低）时, 该方法采用母码为低码率的LDPC码编码,校验位打孔的重传方式;在信道条件好（信噪比高）时,采用母码为高码率的LDPC码编码,信息位打孔的重传方式。该方法既能提高硬件利用率、节约能耗,又能保证在最差信道下数据传输的可靠性。     

多接收天线下空时分组码解码算法的研究

针对时变瑞利衰落信道,提出多接收天线下两种新的空时分组码解码算法。由于多普勒频移和载频偏移,引起信道的时间选择性衰落,信道时间选择性衰落引起发送天线间互干扰(intertransmit antennas interfer-ence,ITAI)。所提方案中信道用一阶自回归模型建立,在多接收天线时,通过分集增益合并(diversity advantagecombiner,DAC)后,采用约束置零或cholesky分解的方法移除发送天线间互干扰。最后针对不同变化系数的衰落信道给出计算机仿真结果,结果表明提出的方案表现出了更好的性能。     

一种LDPC码的联合译码算法

在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道中设计一种低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码的最大似然译码算法是一项具有挑战性的工作。麦克斯韦译码算法在二进制擦除信道下具有优越的性能,但把这种算法移植到其他信道却非常困难。引入了信道转换的思想实现两个不同信道之间的转换,并利用该方法成功地将麦克斯韦算法应用到AWGN信道中,提出了一种将信度传播算法和麦克斯韦算法有机结合的联合译码算法,即信度传播麦克斯韦译码算法,该算法可缩小与最大似然译码算法之间的性能差距。仿真表明,该译码算法可打破大多数小陷阱集从而获得比信度传播译码算法更低的误帧率,并且可消除大多数信度传播译码后出现的小错误。     

一种增加纵向校验的LDPC码方法及其性能研究

基于LDPC码在译码和差错平底区域的一些特殊性质,提出了一种为GF(2)域上的LDPC码已编码码字增加纵向校验码字的方法。在阐述此方法的基础上,给出了此算法的电路结构,并着重从理论分析了其性能。最后通过仿真,表明随着LDPC码译码错误率的减小而其整体译码错误率成指数形式减小,由此,能有效降低原LDPC码的错误平底。     

深空通信中喷泉码技术研究

深空通信时延长、误码率和丢包率大、上下行链路带宽不对称和链路易中断等特点,决定了编译码技术成为深空通信中的一个难点问题。介绍了喷泉码的基本概念和特点,分析了喷泉码的全选问题、阶的分布问题和译码算法以及LDPC译码算法的性能等问题,提出了在深空通信中采用内码为LDPC码、外码为喷泉码的级联码方式,分析了该级联码的性能。结果表明,该码具有较好的性能以及与码长成线性关系的译码复杂度,能够满足深空通信对于信息传输可靠性的要求,满足通信质量要求,在深空通信中有很大的应用潜力。     

基于LDPC 码的迭代相位同步技术研究

在分析符号先验信息对EM 算法收敛特性影响的基础上,提出了一种基于非规则低密度奇偶校验 (low-density parity check, LDPC) 码的迭代相位同步算法。由于EM 算法的收敛速度与译码器提供的信息量密切相关,新算法利用非规则LDPC码的不等度分布特性,其度数高的变量节点在初始译码过程中能快速正确译码并为期望最大（expectation maximization, EM）同步器提供高可靠的先验信息,从而改善EM 同步器的收敛性能。仿真表明,基于非规则LDPC 码的EM 迭代同步算法具有更大的相位估计范围和更快的收敛速度。     

LDPC码偏移修正加权比特翻转译码算法

大量仿真表明,基于幅度和的改进型加权比特翻转(modified sum of the magnitude based weighted bit flipping, MSMWBF)译码算法对于行重/列重较小的低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码而言,展现出巨大的性能优势,但对于行重/列重较大的基于有限域几何(finite geometry, FG)的LDPC码,性能损失严重。首先对此现象进行理论分析。其次,引入附加的偏移项对MSMWBF算法的校验方程可靠度信息进行修正,提高了算法对行重/列重较大的LDPC码的译码性能。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,误比特率为10E-5时,相比于MSMWBF算法,在适度增加实现复杂度的条件下,所提算法可获得约0.63 dB的增益。     

基于频域互相关序列与峰值检测的空频分组码盲识别算法

针对复杂电磁环境和非协作通信条件下空频分组码(space-frequency block codes, SFBC)信号识别困难、对先验信息要求高的问题, 提出一种基于频域互相关序列与峰值检测的SFBC盲识别方法。首先，通过分析SFBC信号的编码特点, 计算得到发送端的互相关函数。然后，考虑频率选择信道、多径传播和噪声的影响, 推导了接收信号的互相关函数, 并对其进行傅里叶变换得到频域互相关序列。最后，根据频域互相关序列检测其峰值位置识别发射端编码方式。推导和实验结果表明, 该算法在低信噪比下的识别性能较好, 并且对时间偏差和频率偏差等情况的适应性较强, 在复杂电磁环境下具有较好的识别性能, 能够应用在认知无线电和频谱检测等场合。该算法不需要知道信道和噪声的先验信息、正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)块大小以及接收端和发射端的同步信息, 非常适合于电子侦察等非协作通信场合。     

信噪比失配对LDPC码BP译码收敛性的影响

针对信噪比失配下置信传播译码的收敛性问题,提出了一种收敛性分析方法。该方法利用改进的高斯近似理论计算译码消息的均值和方差,获得外信息,进而跟踪译码的收敛过程。可分析不同码型、信道状况、失配程度下的译码收敛性,并给出了具体步骤和例子,分析结果可为自适应地确定译码器的估计精度标准提供参考。最后给出了一种灵活的信噪比估计算法,仿真验证了算法的有效性。     

基于存储机制的LT码编译码方法

提出一种基于存储(memory based, MB)机制的Luby变换码的编译码方法,来实现信息在二进制删除信道(binary erasure channel, BEC)中的可靠传输。首先,发送端的编码器采用泊松鲁棒孤子分布(Poisson robust soliton distribution, PRSD)产生普通编码包,同时产生携带存储信息的“存储包”。然后,源源不断在BEC中发送编码包和“存储包”给接收端。接收端的译码器根据接收到的“存储包”的数量不同,采取不同方式对输入包进行译码。如果“存储包”全部被接收,则所有输入包都能通过“存储包”中的存储信息直接获得;如果部分“存储包”丢失,则结合“存储包”和置信传播(beliefpropagation, BP)算法进行译码;如果所有“存储包”丢失,则仅采用BP算法进行译码。仿真结果表明,相比LT码的传统编译码方法,采用PRSD MB方法可以大大降低误比特率,提高编译码效率。     

基于单反馈SLT码的纠错码与MP联合译码

转移LT(shifted Luby transform,SLT)码是信源依据接收端的反馈信息进行的LT(Luby transform,LT)编码方法,这种编码方法可以有效地减少解码所需要的数据包个数,由此,本文针对基于单次反馈SLT码的信道纠错码与信息传递(message propagation,MP)联合译码方法,对原有的转移鲁棒孤立子分布(shifted robust soliton distribution,SRSD)函数进行改进得到适合MP联合译码的扩展转移鲁棒孤立子分布(expand shifted robust soliton distribution,ESRSD)函数。将本文提出的ESRSD用于MP联合译码方案分别与LT码、反馈SRSD MP联合译码相比,实验结果显示,采用本文提出的ESRSD进行编码在MP译码所需要数据包的个数最少。