Design of good QC-LDPC codes without small girth in the p-plane

A construction method based on the p-plane to design high-girth quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes is proposed. Firstly the good points in every line of the p-plane can be ascertained through filtering the bad points, because the designed parity-check matrixes using these points have the short cycles in Tanner graph of codes. Then one of the best points from the residual good points of every line in the p-plane will be found, respectively. The optimal point is also singled out according to the bit error rate (BER) performance of the QC-LDPC codes at last. Explicit necessary and sufficient conditions for the QC-LDPC codes to have no short cycles are presented which are in favor of removing the bad points in the p-plane. Since preventing the short cycles also prevents the small stopping sets, the proposed construction method also leads to QC-LDPC codes with a higher stopping distance.     

基于完备循环差集的type-Ⅱ QC-LDPC码的构造

针对当前type-Ⅱ的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity check, QC-LDPC)码中仅含有权重为2的循环置换矩阵而引入短环,导致迭代译码性能下降的问题,基于完备循环差集给出了近似双对角结构的type-Ⅱ QC-LDPC码的设计方法,该方法构造的奇偶校验矩阵由零矩阵,权重为1的循环单位阵和权重为2的循环矩阵组成,不但围长至少为8,而且还保留了type-Ⅱ QC-LDPC码具有更高最小距离上界的优点,从而使译码时可快速收敛。仿真结果表明:构造的type-Ⅱ QC-LDPC码在加性高斯白噪声(additive white Gauss noise, AWGN)信道下,采用和积(sum-product algorithm, SPA)译码时,码字无明显的错误平层且具有良好的纠错性能。     

基于完备循环差集的大围长Type-Ⅱ QC-LDPC码的构造

针对当前type-Ⅱ准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码的校验矩阵中存在权重为2的循环矩阵(weight-2 circulant matrices, W2CM)导致Tanner图更容易产生短环,从而影响迭代译码收敛性的问题,基于完备循环差集(cyclic difference sets, CDS)提出了一种围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码的新颖构造方法。该方法构造的校验矩阵由权重为0的零矩阵、权重为1的循环置换矩阵和W2CM组成,保留了type-Ⅱ QC-LDPC码的具有更高最小距离上界的优点,改善了码的纠错性能;且Tanner图中无4、6环的出现,译码时具有较快的收敛速度。仿真结果表明:所构造的围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码在加性高斯白噪声信道下采用和积算法迭代译码时具有较好的纠错性能且无错误平层现象。     

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.     

Tanner码不存在四环的充要条件

现有准循环LDPC码(QC LDPC码)的设计未考虑如何避免短环(四环)问题,而短环的存在导致QCLDPC码的误码率性能远低于随机LDPC码.为解决这一问题,提出在一类重要的准循环LDPC码—Tanner码中避免四环的定理,这些定理可作为构造Tanner码的约束条件.根据提出的定理调整校验矩阵中循环矩阵的维数和移位因子,可以构造无四环的QC LDPC码,同时扩展了Tanner码的定义.最后以实例验证了所提定理,仿真结果表明设计的Tanner码具有良好的误码率性能.     

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。     

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。     

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。     

多进制准循环LDPC码满秩校验矩阵构造及系统编码

提出了一种多进制准循环低密度奇偶校验（low-density parity-check, LDPC）码满秩校验矩阵的构造方法。该方法基于循环置换方阵,利用随机掩蔽的方法构造出满秩校验矩阵,从而得到具有循环阵形式的系统生成矩阵,并设计出具有线性复杂度的串行和并行多进制LDPC码编码器。仿真结果表明,由此构造出的规则和非规则多进制准循环LDPC码相比于掩蔽前的码字取得了更为优越的误码和收敛性能。     

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。     

采用速率兼容LDPC码的AMC-ARQ系统性能分析

本文首次提出基于速率兼容低密度校验码(low-density parity-check,LDPC)的物理层与数据链路层跨层联合设计方案。从利于系统实现的角度出发,首先提出了一种构造速率兼容LDPC码的删除方案,不但简单易行,而且具有与随机删除相似的误码率性能。然后以该速率兼容LDPC码为前向纠错码,在物理层采用自适应编码调制技术(adaptive modulation and coding,AMC),数据链路层采用选择重传自动请求重传协议(automaticrpepeat reQuest,ARQ),研究了系统在Nakagami-m衰落信道下的吞吐量。计算机仿真结果表明,采用速率兼容LDPC码的AMC-ARQ系统,其吞吐量要优于单独采用AMC或者ARQ。     

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…     

LDPC码混合加权比特翻转译码算法

为了减少比特翻转算法中环路振荡引起的误码,提出了一种低密度奇偶校验（low-density parity-check, LDPC)码并行混合加权比特翻转译码算法。该算法采用多比特翻转方式,当出现环路振荡时,加入一随机扰动改变目标函数来减少由于环路振荡引起的误码,同时从数学角度分析了其误码产生的原因。仿真表明,与原有的比特翻转算法相比,该算法以较低的复杂度获取了误码率性能的改善和收敛特性的提高。     

基于粒子群算法的非规则LDPC码度序列设计

研究了非规则低密度奇偶校验（low-density parity-check, LDPC）码度序列阈值计算方法，详细讨论了构造具有较高阈值度序列的步骤与约束条件的处理，提出了一种基于粒子群优化（particle swarm optimization, PSO）算法的度序列优化方法。仿真了此方法的寻优效果，给出了一些接近Shannon限的优秀度序列和分析比较。     

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.     

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。     

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。     

基于幅度和的LDPC码加权比特翻转译码算法

以信息节点的幅度和作为校验方程的可靠度信息,提出两种简单高效的低密度奇偶效验（low density parity check, LDPC）码的加权比特翻转(weighted bit flipping, WBF)译码算法。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,误比特率为10-5时,相比于传统的WBF和改进型WBF(modified WBF, MWBF)算法,提出的一种算法可分别获得约1.65 dB和1.31 dB的增益。同时,平均迭代次数也大大降低。     

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.     

面向能量收集的编码协作系统性能与码的设计研究

为解决编码协作系统中继节点的能量受限问题,研究了面向能量收集的编码协作系统。首先,提出了面向能量收集的重复积累(repeat accumulate,RA）编码协作方案,分析了系统的中断概率;其次,推导出了对应于信源节点与协作中继采用的RA码的联合校验矩阵,并通过联合设计,消除了该矩阵中所有两种类型的girth 4环。理论分析与仿真结果表明,与传统非能量收集的点对点系统比,所提方案大大降低了系统中断概率。与采用随机低密度奇偶检验码(low density parity check, LDPC)码的编码协作方案相比,采用联合设计RA码的系统误码性能更为优越。