高码率多进制LDPC码在AWGN信道中的性能分析

为了解决多进制LDPC码原有译码算法复杂度较高,不利于硬件实现的问题,研究了多进制LDPC码的2种简化译码算法:基于快速傅里叶变换的信度传播译码算法(FFT-BP)和基于对数运算的Log-BP译码算法.同时分析了基于这2种译码算法的高码率(1/2～1)多进制LDPC码在AWGN信道中的性能优势.仿真结果表明:当多进制LDPC码采用这2种不同的译码算法时,随着码率的下降,编码增益和性能曲线与香农限的距离都会随之而增大,即多进制LDPC码适合于高码率情况下的应用.并在牺牲一定的信噪比时,Log-BP算法能够使多进制LDPC码的硬件复杂度得到较大的改善.     

适用于实际系统的改进Turbo码最大后验概率译码

采用分块译码算法来解决Turbo码最大后验概率（MAP）译码存储最大，时延大的问题，分块译码将长帧分成若干较短的子帧进行处理，边接收边译码，因而缩短了译码时延，由于每次仅需存储若干相邻子帧的前后矩阵值，从而减小了存储量，根据一种通用的正反向处理器配合方案，计算出此方法相对于传统算法存储和时延减少量的一般表达式，并在对数域详细推导出算推导出算法流程，仿真表明，在一定范围内，分块译码算法性能随训练长度的增加而提高，采用此算法后，时延大大减小，存储量减小为传统对数成最大后验概率译码（LOG－MAP）算法的2／n，便于实际应用。     

低密度奇偶校验码迭代译码算法的误码平台特性

为研究低密度奇偶校验(LDPC)码在采用不同译码算法时的误码平台特性,利用硬件仿真系统实际测试数据,对LDPC码采用不同迭代译码算法的误码平台特性进行统计分析。分析结果表明:LDPC码采用和积(SP)算法或修正最小和(MMS)算法译码失败后,残留错误比特数目一般很小;因此,LDPC码可作为级联码的内码,实现极低的误比特率。与MMS算法相比,SP算法译码后错误码字中的残留错误比特通常更少,更适合级联码。基于上述分析设计的级联码可以在较低的门限下实现低于10-10的误码率。     

低密度奇偶校验码迭代译码算法的误码平台特性

为研究低密度奇偶校验(LDPC)码在采用不同译码算法时的误码平台特性,利用硬件仿真系统实际测试数据,对LDPC码采用不同迭代译码算法的误码平台特性进行统计分析。分析结果表明:LDPC码采用和积(SP)算法或修正最小和(MMS)算法译码失败后,残留错误比特数目一般很小;因此,LDPC码可作为级联码的内码,实现极低的误比特率。与MMS算法相比,SP算法译码后错误码字中的残留错误比特通常更少,更适合级联码。基于上述分析设计的级联码可以在较低的门限下实现低于10-10的误码率。     

2种简化的LDPC译码算法在OFDM系统应用中的改进

在未来的3G+高速无线通信中,最广泛运用的物理层技术OFDM必然采用频谱利用率较高的多电平调制,因此,如何把LDPC码用于多电平调制下的OFDM是一个关键。对目前较为简化的基于二进制调制的概率似然比LDPC译码算法和对数似然比LDPC译码算法进行了改进,使之能够应用到基于多进制调制的OFDM系统中。仿真结果验证了改进后的算法是有效的,并且使LDPC码在OFDM系统中的应用较Turbo码有更好的性能。     

基于LDPC编码的混合转发协作模型

为有效解决LDPC编码在中继协作系统应用中存在的问题,提出基于LDPC编码的混合转发协作模型(HF-LDPC).根据放大转发(AF)和译码转发(DF)特点,当信道不好时,中继采用译码放大转发模式;而当中继完全正确译码时,中继切换到译码转发模式.同时充分发挥LDPC码字内码元间固有的相关性,通过不同的用户发送码字的不同部分,采用LDPC和-积译码算法,方案可获得分集增益和编码增益.仿真结果表明:基于LDPC 编码的混合转发协作模型性能优于其他协作模型,具有较好性能.     

大气激光通信系统中π-旋转LDPC码的设计与性能分析

提出将π-旋转LDPC(low-density parity-check codes)码应用于大气激光通信系统中,介绍π-旋转LDPC码的编码方法和BP(belief propagation algorithms)译码算法,在加性高斯白噪声信道下,对BP译码在概率域、对数域以及最小和译码时的译码性能进行比较,在误码率为10-5时,最小和译码比对数译码信噪比改善1 dB.在各种典型天气条件下对大气激光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能进行仿真分析.结果表明,在大气激光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,系统信噪比改善了约5 dB,获得了良好的纠错性能,提高了系统性能.     

物理层网络编码与LDPC码联合系统设计及性能优化

在双向中继通信系统中,针对物理层网络编码与LDPC码联合方案编译码算法复杂度较高、译码运算时间较长等问题,提出了一种新的系统性能优化方案.首先设计了基于QPSK调制的物理层网络编码与LDPC码联合通信系统模型,给出中继映射方案和系统各节点译码算法;然后分析了联合通信系统中LDPC码的码率、码长、最大迭代次数等因素对系统误比特率性能的影响,对系统性能进行改进优化;最后对系统译码迭代方案进行优化.实验仿真表明,该通信系统优化方案能够保证良好的译码性能、缩减译码运算时间、提升信息交换效率.     

基于QR码和SPC码的双广义LDPC码构造及性能研究

为了降低低密度奇偶校验(low-density parity check,LDPC)码的错误平层,使其满足移动高清视频传输的极低误比特率(bit error rate,BER)要求,构造了一种基于平方剩余(quadratic residue,QR)码和单奇偶校验(single parity check,SPC)码的双广义LDPC(doubly-generalized LDPC,D-GLDPC)码。所构造的D-GLDPC码克服了有限码长的LDPC码性能不佳的问题以及广义LDPC(generalized LDPC,GLDPC)码的码率损失问题。基于QR码构造了准循环低密度奇偶校验(quasi cyclic LDPC,QC-LDPC)码,以QR码和SPC码作为分量码来构造D-GLDPC码,采用后验概率(a posteriori probability,APP)译码算法简化D-GLDPC码的译码。仿真结果表明,D-GLDPC码相比同码长同码率的LDPC码,在错误比特率和译码收敛速度上有明显的性能提升。     

基于原模图LDPC码的联合信源信道译码器的硬件实现

采用FPGA(field programmable gate array)设计基于原模图低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码的联合信源信道译码器,信道部分和信源部分都是由原模图LDPC码组成.在原模图LDPC码联合译码器的硬件实现架构中,通过2步循环扩展得到了适合硬件实现的准循环原模图LDPC码,译码器信息的迭代更新采用TDMP (Turbo decoding message passing)分层译码算法,采用的归一化最小和算法使得P-JSCD(photograph-based joint source and channel decoding)具有部分并行结构.最后,为了降低资源消耗和译码延迟,采用了提前终止迭代策略.基于FPGA平台的硬件实现结果表明,该联合译码器的译码性能非常接近相应的浮点算法,并且最大时钟频率达到193.834 MHz,吞吐量为24.44 Mbit/s.