基于EXIT图分析的PCGC译码器最优设计

PCGC(Parallel Concatenated Gallager Code,并行级联Gallager码)是一种将LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码与并行级联编码相结合的信道编码。传统的PCGC译码器参数通过仿真获得,有可能导致不必要的译码迭代。通过分析PCGC码的边信息转移图,以获得PCGC码子译码器的最优参数。仿真结果表明,通过EXIT(Extrinsic Information Transfer,边信息转移)图分析获得的译码器最优参数设置可以在不影响误码率性能的基础上,有效地节省译码器运算量。     

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。     

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。     

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.     

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。     

跳频抗干扰通信系统中LDPC码的编码优化设计

为进一步提升低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)编码跳频通信系统抗干扰能力,提出一种对抗部分频带干扰样式的LDPC编码构造方法。首先针对不同干扰因子参数优化了LDPC码字在干扰环境下的度分布序列,然后通过基于渐进边增长和近似环外信息算法构造基矩阵,最后采用改进部分分割移位系数矩阵扩展得到校验矩阵,并结合不等差错保护特性应用到信息位的干扰保护上。该构造方法兼顾优化的度分布和准循环结构。仿真结果表明,所构造的码字性能良好,相同条件下,抗干扰性能优于现行主流类型码字的抗干扰性能。     

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。     

无码率码在无线传感器网络中的应用研究

传统固定码率通信方案在大规模网络中存在时延和多反馈情况,影响无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的传输性能。无码率码能够根据信道状态实时改变传输码率,很好地解决这一问题。本文以多源多中继网络模型为基础,设计了基于累积无码率(accumulate rateless, AR)码的分布式协同传输机制,并对传输的广播、转发、译码等阶段进行了阐述和分析。结合使用外信息转移(extrinsic information transfer, EXIT)图和凸优化工具对方案中的AR码度分布进行了联合优化求解。仿真结果和对比分析表明,所提分布式AR码度优化方案,在错误平层上明显优于分布式卢比转换码方案,在译码性能上较现有Raptor方案和AR码单独度分布优化方案分别减小3.7%和1.3%的码率倒数。     

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.     

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。     

基于无码率码的独立窗不等差错保护方案

提出一种能够匹配多媒体业务特性的独立窗口LT码（independent window LT, IW-LT）不等差错保护方案,采用无码率LT码对不同重要等级的数据分别进行独立选窗和编码。通过与或树分析法推导了IW LT码的渐近译码性能,并结合多目标进化算法联合优化编码度分布和选窗概率,以精确匹配预设的不等保护增益及译码开销,增加了不等差错保护方案的灵活性。仿真证明,IW LT码与现有的无码率码不等差错保护方案相比,能在精确匹配不等差错性能参数的前提下,获得更低的译码差错概率。     

脉冲信道下基于深度学习的BP译码方法

在脉冲信道下,针对置信传播(belief propagation, BP)算法对短码长的低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码译码性能差的问题,提出了一种基于深度学习的BP译码方法。首先,根据Tanner图构建两种深度神经网络模型,通过对Tanner图中边的权重重新赋值来提升译码性能。然后,简化信道对数似然比(log-likelihood ratio, LLR)的计算方法,通过模型训练优化近似计算参数,得到对参数γ鲁棒的译码模型。最后,构造鲁棒训练集,训练得到对参数α和γ鲁棒的译码模型。仿真结果表明,在高码率时,该方法相对于传统BP译码算法性能显著提升,且在近似计算信道LLR值时,译码性能在不同参数的脉冲信道下均具有鲁棒性。     

基于准正交空时分组码的Chase译码

提出了一种基于QR分解的Chase译码算法(Chase-QRD-SIC),分析并验证了发射天线数越少时,该算法与ML算法性能越接近,在2×2 V-BLAST系统中该算法能达到与ML一致的性能;然后针对4×4 QOSTBC系统,通过EVCM模型把其分解成两个独立的2×2 V-BLAST子系统,分别进行Chase-QRD-SIC译码。仿真表明在4×4 QOSTBC系统采用这种译码方案,能达到ML性能,而且由于减少了参与计算ML度量的路径条数,较ML算法具有更低的复杂度。     

脉冲信道下基于深度学习的BP译码方法

在脉冲信道下,针对置信传播(belief propagation, BP)算法对短码长的低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码译码性能差的问题,提出了一种基于深度学习的BP译码方法。首先,根据Tanner图构建两种深度神经网络模型,通过对Tanner图中边的权重重新赋值来提升译码性能。然后,简化信道对数似然比(log-likelihood ratio, LLR)的计算方法,通过模型训练优化近似计算参数,得到对参数γ鲁棒的译码模型。最后,构造鲁棒训练集,训练得到对参数α和γ鲁棒的译码模型。仿真结果表明,在高码率时,该方法相对于传统BP译码算法性能显著提升,且在近似计算信道LLR值时,译码性能在不同参数的脉冲信道下均具有鲁棒性。     

基于SCMA和卷积编码的联合检测译码算法

随着卫星星座及卫星数量的不断增多, 卫星测控中海量用户多址问题亟待解决。稀疏码分多址接入(sparse code multiple access, SCMA)技术能在有限信道资源上承载更多用户, 有望解决大规模卫星的多址测控问题。针对传统的SCMA译码方式——消息传递算法(massage passing algorithm, MPA)译码性能不理想的问题, 提出基于SCMA和卷积编码的联合检测译码(joint detection and decoding, JDD)算法, 进行多轮对数似然信息的更新以及多卫星数据交叉提供概率域的迭代, 以提高系统译码性能。分析和仿真结果表明, 采用基于SCMA和卷积编码的JDD算法可有效提高天基测控系统用户容量, 并保证在算法复杂度适中的情况下有效提高系统误比特性能。     

基于错误特征的MLC闪存最小和译码算法

由于多级单元(multi level cell,MLC)闪存存储信道中随机电报噪声(random telegraph noise,RTN)、〖JP〗数据保持噪声(data retention noise,DRN)和单元间干扰(cell-to-cell interference,CCI)严重影响了MLC闪存阈值电压,从而导致获取的对数似然比(log-likelihood ratio,LLR)不够准确而影响了软判决译码时MLC闪存的低密度校验(low-density parity-check codes,LDPC)码的性能。在深入分析MLC闪存错误特征的基础上,通过利用MLC阈值电压的熵函数计算相邻MLC阈值电压分布的重叠区域来确定存储比特的可靠度,设计了MLC存储比特LLR值的动态更新策略。从而,提出了RTN、DRN和CCI噪声模型下适用于MLC闪存的LDPC码改进的最小和译码算法。仿真结果表明,与传统的LDPC码最小和译码算法相比较,MLC闪存信道下所改进的MLC闪存的LDPC码最小和译码算法具有更好的译码性能与更少的平均迭代次数。     

基于模糊层次分析的MIMO/SA多天线系统算法性能评估方法

多输入多输出（multiple input and multiple output, MIMO）和智能天线（smart antenna, SA）是第四代移动通信系统的关键技术,其结合的MIMO/SA多天线系统所采用算法的不同,直接影响系统性能,准确评估MIMO/SA多天线系统的算法性能,对于实际应用十分重要。结合波达方向估计算法、空时编译码算法、波束成形算法的算法性能指标,应用模糊层次分析法建立了层次结构模型,确定了各算法性能指标的权重和隶属度,得到了MIMO/SA多天线不同实现方案中不同算法的模糊综合评估方法,进行了仿真验证。仿真结果表明,评价方法能在不同的MIMO/SA多天线实现方案中选择出优化方案,对MIMO/SA多天线系统的方案设计与算法实现有较好的参考价值。     

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SPW的多元域LDPC码建模与仿真

SPW是进行通信系统建模与仿真的开发平台,具有非常强大的用户接口功能。多元域LDPC码是通信界研究的热点课题,较二进制LDPC码有更优的纠错性能。在研究多元域LDPC码编译码理论的基础上,介绍了SPW封装模块的步骤,开发了多元域LDPC码编译码模块,并将其嵌入SPW通信库。搭建了基于SPW的性能测试平台,在此基础上进行了计算机仿真。

Abstract：

SPW is a platform for modelling and simulation communication systems, and it has very strong function for user interface. Q-LDPC code is a hot point of channel coding technology which error-correcting performance exceeds B-LDPC code. Based on research of Q-LDPC code theory, the processes of model exploration based on SPW were introduced. Here the models of Q-LDPC encoding and decoding were designed, which was added to the communication library of SPW. A performance simulating platform of SPW was established. A simulation based on this model was proposed.     

基于FHT的TFCI译码算法仿真实现

在3GPP中，为了提高码距，TFCI采用了基于RM码的超码编码方式，这使得接收端的译码难度加大。利用快速哈达码变换，结合超码译码算法，给出TFCI译码算法，包括对双极性序列的变换以及去除掩码的处理过程。大量的仿真数据表明该方法具有实际应用价值。