基于输出可译集的LT码联合度分布优化

喷泉码的编译码性能与其度分布息息相关,基于联合度分布的喷泉码编译码性能明显优于基于单一度分布的喷泉码编译码性能,但目前的联合度分布大多是简单的将两个度分布进行结合。输出可译集的取值波动可以表征喷泉码编译码的性能,本文基于输出可译集的特性设计了优化算法,用以求解泊松分布(poisson distribution, PD)和鲁棒孤子度分布(robust soliton distribution, RSD)结合的最优比例,得到新的度分布。仿真结果表明,相较于RSD,采用优化后的度分布的喷泉码性能有着显著提升。     

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。     

基于树图剪枝的极化码译码简化算法

极化码是一种在二元对称信道下能够逼近香农限的信道编码,但其经典译码算法连续删除(successive cancellation,SC)译码和置信传播(belief propagation,BP)译码的复杂度较高,使得译码过程具有较大的计算复杂度和译码时延。对极化码译码过程的树图建模分析并对节点分类,证明了树图中部分节点对应的译码运算是冗余的。由此设计了树图剪枝的简化译码算法,在保证误码性能不变的前提下,明显降低了现有译码算法的计算复杂度。仿真结果证明,简化后SC译码和BP译码的译码复杂度较原始算法分别降低了36%~65%和41%~67%。     

面向深空通信的中继协作喷泉码设计

针对未来深空超远距离通信无法建立有效的点对点链路及大路径损耗、大传播延时等难题,提出了一种基于中继协作网络模型下的喷泉编码转发方案。与现有的空间传输协议相比,喷泉码能够以较低的编译码复杂度为下行数据分组提供前向纠删保护,降低确认重传的次数,有效减少传输时延。在地球〖CD*2〗火星通信场景下,对中继编码协作转发方案的复杂度和能量开销进行了性能评估,并在理论上分析了中继卫星的位置对系统性能的影响。仿真结果表明,中继喷泉编码协作转发方案可有效节约深空环境下通信系统的能量开销。     

基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法

对低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）码在高斯信道下的分层译码算法进行深入研究,提出了一种基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法。该算法中所有变量都用整数表示,因此非常便于硬件实现;同时将修正因子引入到分层译码算法中,使其译码性能有进一步地提高。在加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,改进分层译码算法有效地降低了计算复杂度,加速了译码收敛,并且具有更低的错误平层。     

基于FPGA的Turbo码译码算法实现

在分析Turbo码编译码中MAP类译码算法的基础上,重点研究了Max-Log-MAP译码算法的工程实现方法.为解决Turbo码译码嚣FPGA实现时的复杂性高、存储量大的问题,提出了一种基于FPGA的优化译码器结构和译码算法实现方案,有效减少了存储容量,提高了处理速度,并在Altera的EP2S90芯片上实现了10MHz速率的Turbo码译码器,通过时序仿真验证了译码结构的有效性.     

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。     

LDPC码的高效译码算法研究

对于LDPC码的译码算法即和积算法,目前的简化算法多在对数域中进行。提出了一种新的基于差分的译码算法,其主要思想是：在LDPC码的二部图上所传递的消息是概率的差分值,而对于校验节点和消息节点的更新都是在特定的加法域中进行。针对校验节点的更新,还可以选择若干个绝对值最小的差分值进行运算,以进一步降低复杂度。与传统的基于对数似然比的译码方法相比,该算法的计算复杂度有很大降低,而译码性能和收敛速度没有明显损失。     

深空通信中Turbo编译码设计与性能仿真

深空通信信号传输距离遥远,能量衰减大,接收信号微弱,必须采用高增益的信道编码技术来提高接收能力.针对深空微弱信号处理的实际要求,介绍了Turbo码的编译码原理,详细分析了各编码参量和译码算法对性能的影响,将先进的二次置换多项式(QPP)交织器和线性拟合Log-Map译码算法结合,提出了一种新的深空编码实现方案,降低了交织器对存储的要求和译码算法的复杂性,减少了计算量,节省了存储空间.通过参量优化设计,提高了纠错性能.仿真实验结果表明:设计能够满足微弱信号低信噪比要求,而且易于物理实现.     

基于算术编码的低冗余LT码及其在安全通信中的应用

为克服喷泉码需传输数据量大、信息透明的缺点,在LT传输(Luby transform,LT)码的生成矩阵中引入具有保密性的算术编码,提出一种低冗余LT(low redundancy LT, LRLT)码。LRLT码以生成矩阵的列为单位对邻居信息进行序列建模和无损压缩,能够在保持传统LT码结构的前提下,有效减少所需传输的数据量。此外,LRLT码的序列模型能够以密钥为依据进行交替变换,使得截获端无法正确恢复原始信息。仿真结果表明,与优化前的LT码相比,LRLT码信息传输的有效性显著提高,且具有抗截获能力,可应用于安全通信领域。     

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。     

Reed-Solomon码的符号级软判决译码算法

为了在译码性能和复杂度之间获得更好的折中,提出两种Reed-Solomon码的符号级软判决译码算法:一种将置信度排序译码集成到Chase译码的组合译码算法;另一种则采用逐级选择测试序列集的广义Chase-2译码算法。二者在一定的场合能够充分利用软判决信息。仿真结果表明,第一种算法在译码复杂度较低时,能够获得很好的综合性能;而第二种算法则具有很好的灵活性,且在译码复杂度可接受的范围内具有很好的综合性能。两种算法在一些场合中都能获得比目前其它一些常用的符号级软判决译码算法更好的综合性能。     

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。     

一种改进的UEP喷泉码算法及其在FGS系统中的应用

在网络视频流的传输中,针对可分级视频编码（scalable video coding, SVC）的精细粒度质量可分级(fine grain quality scalable, FGS)方式,提出了一种改进的不等差错保护(unequal error protected, UEP)的喷泉码算法,并将UEP喷泉码与FGS结合,得出了改进UEP喷泉码的FGS系统。其核心思想是对FGS中的基本层与增强层截取不等长度的原始信息,利用喷泉码译码概率对原始信息长度敏感的特性,使得FGS的基本层数据与增强层数据以不等的概率译码。在无反馈信道的情况下,保证了基本层的优先性,提高信道利用率,并且喷泉码可以自适应网络信道环境,接收端可以根据具体的网络环境,以最大概率恢复出当地的原始信息。理论分析和仿真结果表明,采用UEP喷泉码的FGS系统,能够很好地实现基本层与增强层的数据不等保护能力,提高了传统FGS系统的性能。     

LDPC码最小和译码算法的整数量化

低密度奇偶校验码(low density parity check codes, LDPC)以其接近香农极限的性能和相对简单的译码结构得到信道编码界的广泛关注。对LDPC码的最小和算法进行了深入地研究,通过多种方法量化译码时的初始消息,最终使得每次迭代的校验消息与变量消息都变为整数,实现了基于整数运算的最小和译码算法,并进行了对比分析。仿真表明,量化后的最小和算法中的所有变量都用固定长度的整数表示,因而便于硬件实现,在其译码性能比和积译码(sum product decoding, SP)性能下降不大的情况下大大提高了译码速度;平均互信息越大的量化方法,其量化分层电平也越佳;最大平均互信息量化下的最小和译码算法性能最好,最大平均互信息量化是一类能最大可能获得信源信息条件下的最佳量化方法,且不增加译码复杂度。     

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。     

基于叠加度的有限长系统LT码编码方案

提出了一种基于叠加度的系统卢比变换(Luby transform, LT)码编码方案。与需要预编码的系统Raptor码或交织编码的准系统掺杂LT码方案不同,由掺杂度分量与弱鲁棒孤波分布进行叠加的叠加度分布,使得系统LT码的中间节点能以LT编码方式构造输出节点。理论分析了优化掺杂度分量叠加比例的系统LT码具有译码渐近性能,对给定码长k和冗余开销ε的编译码复杂度为O(k·ln(1/ε))。仿真验证了优化后的有限长系统LT码克服了系统Raptor码在信道删除概率大于0.01即出现误码平台的问题,在译码失败概率10e-4时相对于准系统掺杂LT码的所需译码冗余开销可降低12%~20%。     

LDPC码最优化译码算法

为了提高离散高斯信道下二进制低密度奇偶校验码（low-density parity-check code, LDPC）最优化译码算法的性能和效率,提出了一种改进的LDPC码最优化译码算法。首先,通过理论分析和数学推导,构建了译码问题的数学模型;然后,论证并给出了针对该模型的最优化译码算法;最后,基于VC6.0平台进行了译码的性能和效率仿真并与其他算法进行比较。仿真结果表明,在误码率性能和译码效率上,新算法优于改进前的算法;在误码率性能上,新算法也优于常用的最小和译码算法。仿真结果与理论分析吻合。     

级联码中的高码率短码长SLT码设计

将SLT（system Luby transform）码,尤其是高码率短码长的SLT码与低密度校验（low density parity check, LDPC）码等信道纠错码级联,可以通过增加少量的译码开销来有效地提高译码增益。然而,基于传统的设计方法得到的编码包度数分布难以保证在这种情况下得到性能良好的码字。结合级联译码的场景,在传统的优化方法基础上,增加了对编码包度数分布的优化,同时改进了具体的构造方法,从而给出了一种高码率短码长的SLT码的设计方法。仿真结果显示,新方法设计的码字能够取得良好的性能。