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。     

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.     

利用几何图形构造不含小环的LDPC码

对低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的Tanner图和几何图形之间的关系进行分析后,提出了一种规则的(3,k)LDPC码的构造方法,该方法基于三维点阵实现。通过在一个三维的点阵中构造线,并合理地选择斜率来消除点阵中的三角形结构,从而使得所造的码的圈长为8,三维点阵高度的选择通过一个搜索算法实现,该方法简单有效。在AWGN信道上进行仿真,结果表明利用提出的构造方法所构造的LDPC码具有良好的性能。     

LLR calculation for LDPC coded SCBT in 60 GHz WPAN

The single-carrier block transmission (SCBT), a.k.a., single-carrier frequency-domain equalization (SC-FDE), is being considered as an option technique for the wireless personal area network (WPAN) operating at 60 GHz. It is found that for residential environment, in non-line-of-sight (NLOS) multi-path channels, the SCBT is much more effective to combat the inter-symbol interference (ISI) compared with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Low-density parity-check (LDPC) codes are a class of linear block codes which provide near capacity performance on a large collection of data transmission and storage channels while simultaneously admitting implementable decoders. To facilitate using LDPC codes for SCBT system, a new log-likelihood ratio (LLR) calculation method is proposed based on pilot symbols (PS). Golay Sequences whose sum autocorrelation has a unique peak and zero sidelobe are used for creating the PS. The position and length of the PS are not fixed in the data blocks. The simulation results show that the proposed method can significantly improve the LDPC decoding performance in SCBT system. This is very promising to support ultra high-data-rate wireless transmission.     

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。     

基于星座成形的高谱效编码调制方案

针对规则正交幅度调制星座在高阶调制系统中产生的成形损失问题，研究比较了概率成形和几何成形方案。通过平均互信息的分析，从理论上表明概率成形可以获得更好的成形增益。在相同谱效、相同误帧率的条件下，概率成形相比几何成形需要的信噪比更低。编码方面，相比二元低密度奇偶校验(low-density parity-check，LDPC)码，多元LDPC码可以获得编码增益。仿真结果表明，基于星座成形的高谱效编码调制方案是有效的，适用于未来移动通信系统超高可靠性的要求。     

高围长结构化LDPC码的构造方法

提出了一种高围长结构化低密度校验码的构造方法。首先介绍了以准循环技术为基础的高围长结构化规则LDPC码的构造方法,并在此基础上构造了重复累加结构的准规则LDPC码和非规则LDPC码。仿真结果表明,用这种方法构造的规则码和非规则码都具有优良的性能,特别是非规则码的性能优于DVB-S2的非规则码。并且采用该构造方法可以构造各种码长和码率的LDPC码,适应不同领域的应用。     

基于LDPC码的WCDMA下行链路性能仿真

LDPC码是一类靠近Shannon限的高效信道编码，在AWGN信道下具有非常优越的性能。在讨论了LDPC码的基本原理之后，构建了基于LDPC码的WCDMA下行链路，改进了LDPC码的译码过程。仿真结果表明，在高速传输速率下（384kbit／s），不规则LDPC码具有优于Turbo码的性能，这对于LDPC码应用到复杂无线通信系统中具有重要意义。     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。     

基于校验矩阵优化扩展的码率兼容LDPC码设计

为了提高低密度校验（low density parity check, LDPC）码的打孔性能,提出一种基于校验矩阵优化扩展的码率兼容LDPC码设计方法。从码率兼容码的度分布约束关系出发,提出母码的度分布优化算法。在此基础上,结合打孔变量点的译码恢复规则,构造适合打孔的LDPC码校验矩阵。采用贪婪搜索算法逐级最大化不同类型的打孔变量点数目,提高码率兼容系列子码的误码性能。仿真结果表明,与编码高效的码率兼容LDPC码相比,所提方法生成的码率兼容子码误码性能有较大改善,特别是当码率大于0.8时,编码增益提高约0.7~0.8 dB。     

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。     

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.     

Construction of time-frequency codes based on protograph LDPC codes in OFDM communication systems

This paper proposes a scheme to construct timefrequency codes based on protograph low density parity check (LDPC) codes in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems.This approach synthesizes two techniques:protograph LDPC codes and OFDM.One symbol of encoded information by protograph LDPC codes corresponds to one subcarrier,namely the length of encoded information equals to the number of subcarriers.The design of good protograph LDPC codes with short lengths is given,and the proposed protograph LDPC codes can be of fast encoding,which can reduce the encoding complexity and simplify encoder hardware implementation.The proposed approach provides a higher coding gain in the Rayleigh fading channel.The simulation results in the Rayleigh fading channel show that the bit error rate(BER) performance of the proposed time-frequency codes is as good as random LDPC-OFDM codes and is better than Tanner LDPC-OFDM codes under the condition of different fading coefficients.     

高阶量纠错码理论限及软判决编译码算法

基于tent混沌映射的高阶量纠错码可以实现对图像的线性纠错,解决了压缩图像峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)存在的“门限效应”问题。通过对基于tent混沌映射的纠错码的图像PSNR理论限的分析,得出符号位的准确估计是提高码字性能的关键。传统的基于符号位硬判决的编译码方法难以实现对符号位的有效保护。基于此,借鉴低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码的软判决编译码方法,提出一种基于符号位软判决译码的高阶量纠错码。仿真结果表明:基于符号位软判决译码的高阶量纠错码的图像PSNR不断逼近理论限;与硬判决高阶量纠错码相比,在编译码复杂度相当的情况下(符号位初始化概率通过查表得到),图像PSNR有2 dB的增益。     

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。     

基于规则变量节点度LT码的协作传输

规则变量节点度Luby变换（Luby transform, LT）码能够改善传统LT码编码过程中随机选取邻居节点方式导致的差错平台现象。提出一种新的实现规则变量节点度LT的编码方法,利用数组的赋值和清空操作来实现信息符号度值规则化,降低了现有方法的编码复杂度,并利用对度分布的修正来改善解码瀑布区;将该编码方法应用到协作通信系统中,并分析了误符号率性能。实验结果表明,此方法能节省系统编解码时间,有效降低误符号率差错平台,减少成功解码所需的平均传输开销。     

Study of adaptive modulation and LDPC coding in multicarrier systems

An adaptive modulation （AM） algorithm is proposed and the application of the adapting algorithm together with low-density parity-check （LDPC） codes in multicarrier systems is investigated. The AM algorithm is based on minimizing the average bit error rate （BER） of systems, the combination of AM algorithm and LDPC codes with different code rates （half and three-fourths） are studied. The proposed AM algorithm with that of Fischer et al is compared. Simulation results show that the performance of the proposed AM algorithm is better than that of the Fischer＇s algorithm. The results also show that application of the proposed AM algorithm together with LDPC codes can greatly improve the performance of multicarrier systems. Results also show that the performance of the proposed algorithm is degraded with an increase in code rate when code length is the same.     

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。     

基于准循环LDPC码译码软信息的码辅助帧同步算法

确保较低信噪比条件下的系统帧同步,是LDPC码在系统应用中的关键问题。基于最大似然的准则,提出了一种适合准循环LDPC编码系统的码辅助盲帧同步算法。该算法通过计算不同帧偏移处的信道输出软信息向量满足LDPC码校验矩阵中所有校验方程的概率与违背所有方程的概率的对数似然比值,再根据最大似然值对应的信息向量确定最终的帧同步边界。新算法可借助译码器的部分资源来实现帧同步搜索,提高了译码器的利用率,降低了实现复杂度;无需一次完整的迭代译码过程,减少了同步捕获的时间。仿真结果表明,相比已有的码辅助盲帧同步算法,新算法具有较好的帧同步性能;借助新同步算法仿真获得的系统误比特率和帧错误率接近已有的码辅助帧同步算法的译码性能。