非规则LDPC码译码改进算法及其DSP实现

为了降低非规则低密度奇偶校验(low-densityparity-check,LDPC)码译码算法的复杂度,提出了一种适合数字信号处理器(digitalsignalprocessor,DSP)实现的低运算复杂度、低误码平台译码的改进算法。该算法校验节点的运算采用修正最小和算法,外信息的更新采用串行方式,既保持了串行和积算法在有限迭代次数下译码门限低的优点,又降低了节点运算复杂度和误码平台。用定点DSP芯片实现的非规则LDPC码译码器的实测结果表明,该算法能以较低的实现复杂度获得低的误码平台和译码门限。     

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。     

基于密度进化算法的正则LDPC码噪声门限

针对LDPC码(低密度奇偶校验码)的噪声门限问题,基于置信传播算法讨论密度进化算法的实现方法,通过对校验节点均值迭代公式的简化来确定门限值,简化算法降低了迭代运算的复杂度,减小了运算量.构造了3种不同次数分布的LDPC码,对其在高斯白噪声信道下噪声方差门限和信噪比门限进行了理论计算和仿真,并对结果进行了比较分析.研究结果表明,随着列重的增加,LDPC码的误码性能将变差,选择好的次数分布能获得优秀的误码性能,这对LDPC码进一步的应用研究具有指导意义.     

低密度校验码的混合比特反转译码算法

提出了低密度校验(LDPC)码的混合比特反转(HBF)译码算法,该算法充分利用了LDPC码置信传播(BP)输出的软信息,对经典的比特反转(BF)算法的误码性能有明显改善.AWGN信道下的仿真结果表明,在相同的译码复杂度情况下,HBF算法的性能明显优于BP算法,并呈现出更低的误码平台.     

准循环LDPC码快速编译码算法及DSP实现

为了降低准循环低密度奇偶校验QC-LDPC(quasi-cyclic low-density parity-check)码编译码算法的复杂度,研究了QC-LDPC码的构造方法.介绍了一种由校验矩阵构造系统生成矩阵的简化方法,该方法可以在很大程度上降低编码复杂度,实现线性编码.基于上述校验矩阵结构,译码提出了Turbo串行消息传递的最小和译码算法(TMS算法).在保持性能基本不变的情况下,改善消息传递的收敛特性,同时降低译码复杂度.基于定点DSP结构,设计了一种高效LDPC码编译码器.仿真结果表明,该算法以较低的复杂度实现了QC-LDPC码的快速编译码.     

一种改进的多进制LDPC码的译码算法

提出了一种多进制LDPC码基于EMS的改进算法,从译码效率的角度分析计算复杂度.利用变量节点的可靠程度随迭代次数的增加而增加的特点,采用每个变量节点的非法校验值结合变量节点的最大伪后验概率来判断变量节点的可靠性,通过判断准则让一部分节点提前终止迭代,减少迭代过程中不必要的校验节点和变量节点的更新,从而降低复杂度,提高译码效率.对该算法在高斯白噪声信道,基于GF(4)有限域,码率0.5的规则LDPC码(8 192,3,6)进行了仿真,结果显示:改进的EMS译码算法相对传统的EMS译码算法,在误码性能上的损失极小(当误码率10-4时,信噪比损失大约0.05 dB),而且随着信道条件的改善,这种损失进一步减少,但计算复杂度大大降低,译码效率大大提高.     

LDPC码在二进制对称信道下的性能分析

低密度校验码(LDPC)是一类线性分组纠错码,和积传递算法是LDPC码迭代译码算法中的常用算法.在此基础上研究了二进制对称信道(BSC)下LDPC码的消息传递迭代译码算法,对其误码特性进行了仿真,并用密度进化方法仿真了校验节点、变量节点的概率密度在迭代过程中的收敛情况.结果表明在给定的信道门限下LDPC码具有良好的纠错性能.     

基于串行消息传递机制的LDPC码译码算法研究

在介绍LDPC码概念和基于洪水消息传递机制和积译码算法的基础上,引入基于串行消息传递机制的LDPC译码算法.该串行译码算法可基于校验节点或变量节点一定的顺序进行消息处理和传递,保证更新的消息能够快速进入迭代过程,从而改善消息传递的收敛特性;同时充分利用消息间相互关联的特点,融合消息传递步骤,可以降低所需的存储容量.分析了两种串行译码算法的算法复杂度,证明基于校验节点的串行译码算法能在很大程度上简化译码复杂度,并对比洪水译码算法,在AWGN信道下进行了性能仿真,仿真结果表明两种串行译码算法都使译码性能得到明显提高.     

基于因子图的Turbo码译码

Turbo码和LDPC码都可以实现接近Shannon理论极限的性能，Turbo码由于成员RSC码所固有的移位寄存器特性使得其编码较为容易实现，而对于接近Shannon容量的LDPC码，则需要大量的矩阵乘法运算才能完成信息的编码，电路实现较为复杂，另一方面，采用和积算法的LDPC码的译码过程则比采用BCJR算法（及其简化形式）的Turbo译码更加容易实现，且计算复杂度更低，将Turbo编码与LDPC码的译码相结合，对Turbo采用基于其因子图表示的和积译码算法进行译码，可以在很大程度上降低Turbo码的译码复杂度，并对交织器的设计及成员码的选择有一定的指导作用，仿真结果证明了该方案的有效性。     

基于稀疏序列LDPC的多层码的迭代译码

提出一种稀疏二进制序列构造的LDPC码作为分量码,译码采用串行迭代的多层码方案.每次串行迭代译码逐层进行,低层向高层传递译码软信息.采用该方案分别对8PSK和16QAM调制的多层码进行串行迭代译码和并行迭代译码的性能仿真.仿真结果表明:该方案的编码复杂度较低,相比于并行迭代译码,串行迭代译码简化了译码结构,且2种迭代译码算法复杂度相同;在AWGN信道和平坦瑞利衰落信道中,串行迭代译码的误比特性能优于并行迭代译码.     

一种低错误平层 LDPC 码构造方法

针对低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的缺点,提出一种具有低错误平层LDPC码的新颖构造方法.在该方法中,基本矩阵由渐进边增长(progressive edge growth,PEG)算法搜索构造,通过在基本矩阵相应的Tanner图中增加校验节点,并将其与拥有最小额外信息度(extrinsicmessage degree,EMD)短环的变量节点相连来增大短环的连通性.另外,提出了一种基于伽罗华域的循环移位系数矩阵设计方案,无需计算机搜索即可完全避免4环的出现,降低算法复杂度.为了对该方法的可行性进行验证,分别对变量节点的度分布是规则和非规则的基本矩阵进行改进,在高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN)信道下,采用置信传播(belief propagation,BP)迭代译码算法对改进后的码型进行仿真分析,仿真结果表明,利用该法所构造的码型可有效改善在高信噪比区域的错误平层.     

Multistep Linear Programming Approaches for Decoding Low-Density Parity-Check Codes

The problem of improving the performance of linear programming (LP) decoding of low-density parity-check (LDPC) codes is considered in this paper. A multistep linear programming (MLP) algorithm was developed for decoding LDPC codes that includes a slight increase in computational complexity. The MLP decoder adaptively adds new constraints which are compatible with a selected check node to refine the results when an error is reported by the original LP decoder. The MLP decoder result is shown to have the maximum-likelihood (ML) certificate property. Simulations with moderate block length LDPC codes suggest that the MLP decoder gives better performance than both the original LP decoder and the conventional sum-product (SP) decoder.     

LDPC 码改进型LBP 译码算法研究

针对LDPC(Low Density Parity Check) 码分层( LBP: Layered Belief Propagation) 译码算法计算复杂度高、不易于硬件实现的问题, 提出一种改进算法。该算法首先引入函数f(x)使LBP译码算法的计算复杂度大大降低; 同时引入具体参数校正因子和偏移因子, 提升译码性能。仿真结果表明, 改进后的算法相比LBP 算法在计
算复杂度降低的同时, 也提升了译码性能, 从而达到了易于硬件实现的目的。     

一种近联合界北斗B1I信号BCH码译码算法

提出一种性能接近联合界的北斗B1I信号BCH码译码算法. 以北斗卫星导航系统B1I公开服务信号ICD为基础,分析导航电文的BCH(15,11)编码的纠错能力和联合界,针对ICD标准译码算法的编码增益低和译码失败门限高提出改进算法. 以Chase算法为基础提出一种新的BCH编码软判决译码算法,使用格雷码排序优化伴随式计算,证明最大相关性与最小欧氏距离的等价关系,优化算法在不损失编码增益的条件下复杂度降低50%. 仿真结果表明在误码率10-5时距离联合界仅0.01 dB,新算法可获得2.5 dB的编码增益,译码失败门限从4.4 dB下降到1.2 dB.      

基于网格的缩短(38,26)BCH码的自适应维特比译码算法

针对伽利略搜救系统（Galileo/SAR）物理层协议中采用的缩短（38,26）BCH码,提出了一种自适应维特比译码算法（AVA）.文中给出了缩短（38,26）BCH码的最优网格,在此基础上,提出了AVA,该算法在维特比译码算法（VA）的基础上设计了一个丢弃门限,只保留最有可能的路径.丢弃门限值随着信噪比的变化,可以自适应调整,使得AVA在保持与VA几乎相同的误码率性能的基础上,尽可能地降低译码复杂度.同时,文中给出了丢弃门限的估计方法,并确定了不同信噪比下的最佳丢弃门限值.仿真结果表明具有最佳丢弃门限的AVA在保持与VA误码性能几乎相同的基础上,译码复杂度有着极大程度的降低,特别是在信噪比高时,译码复杂度下降得更加明显.      

基于可靠率的改进的LDPC码BF译码算法

相对于低密度奇偶校验(LDPC)码置信传播(BP)译码o(n2)数量级的计算复杂度,比特翻转(BF)译码算法的计算复杂度只有o(n),然而其译码性能却有很大降级.为此,该文提出了一种改进的BF算法.该方法使用了可靠率来衡量所有参与同一校验的信息节点对校验没有满足的贡献,以较低的计算量增加为代价在译码中引入软信息的使用,从而使BF的性能有了较大提升.理论分析表明其复杂度为o(n),仿真结果表明,与加权的比特翻转译码算法比较,新算法在信噪比为7 dB时,误码率由10-3数量级改善为10-4.     

一种新的联合Turbo译码算法

提出了一种新的Turbo码的联合译码算法,该算法结合了常数Log-MAP译码算法和Log-MAP算法的优点,并且结合了停止判决准则。新算法在效率和纠错性能上达到了较好的平衡,尤其是在中高信噪比的情况下：只增加了较少的计算量,就使得常数Log-MAP算法达到了几乎Log-MAP算法的纠错性能。