基于LDPC码的WCDMA下行链路性能仿真

LDPC码是一类靠近Shannon限的高效信道编码，在AWGN信道下具有非常优越的性能。在讨论了LDPC码的基本原理之后，构建了基于LDPC码的WCDMA下行链路，改进了LDPC码的译码过程。仿真结果表明，在高速传输速率下（384kbit／s），不规则LDPC码具有优于Turbo码的性能，这对于LDPC码应用到复杂无线通信系统中具有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

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.     

CMMB系统中的LDPC码性能分析及译码器VLSI实现（英文）

对CMMB标准中的LDPC码进行了研究。分析了该标准中两种不同码率的LDPC码采用和-积算法和最小-和算法的浮点性能,得出在相同迭代次数的条件下最小-和算法的性能接近和-积算法。选择最小-和算法进行VLSI实现,并提出了一种有效的量化方案。仿真结果表明,量化后的性能相对于浮点运算的性能几乎没有性能损失。此外,设计了LDPC译码器的VLSI结构并且在Altera Stratix II EP2S130器件上进行了综合验证。综合结果表明,设计的译码器的最大时钟频率为90.7 MHz,在该频率下可以达到49.1 Mbps的高吞吐率,完全满足CMMB标准要求。     

基于LDPC自适应编码调制的图像传输性能

研究了基于LDPC码的自适应编码调制技术及其在慢衰落无线信道图像传输中的应用,分析了确定最优信噪比转换门限集合的最小均方误差非线性曲线拟合法,进而得到基于LDPC码的自适应编码调制系统的最大平均吞吐量性能。仿真结果表明,在慢衰落无线信道图像传输中,系统能获得满意的图像传输质量和很高的频谱利用率。     

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。     

GF(22)域上的LDPC码在深空通信中的应用研究

提出了一种近似等效信道模型,实现了GF(22)域上的LDPC码在深空通信系统中的嵌入设计。仿真结果表明:当数据帧长为1784bits,biterrorrate(ber)为2×10-6,采用FFT-BP译码算法,50次迭代时,GF(22)域上的LDPC码相比RS码与卷积码级联码具有4.8dB的编码增益;如果采用MAX-LOG-BP简化译码算法,10次迭代时,前者仍然能获得约3.8dB的增益,且复杂度可以接受。     

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。     

基于有限域构造的QC LDPC码编码器设计

为了降低准循环低密度奇偶校验（quasi-cyclic low-density parity-check, QC LDPC）码编码的复杂度,提出了一种利用近似满秩（approximate full rank, AFR）矩阵实现QC LDPC码的高效编码方案。基于有限域GF(q)乘群、加群构造出AFR校验矩阵,利用AFR矩阵可以快速得到其系统循环形式的生成矩阵。此方案不但可以实现线性化编码,而且编出的码都为系统码。仿真表明,该编码方案对于列重较小的QC LDPC码具有较好的通用性和实用价值。     

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。     

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。     

Weighted symbol-flipping decoding algorithm for nonbinary LDPC codes with flipping patterns

A novel low-complexity weighted symbol-flipping algorithm with flipping patterns to decode nonbinary low-density parity-check codes is proposed.The proposed decoding procedure updates the hard-decision received symbol vector iteratively in search of a valid codeword in the symbol vector space.Only one symbol is flipped in each iteration,and symbol flipping function,which is employed as the symbol flipping metric,combines the number of failed checks and the reliabilities of the received bits and calculated symbols.A scheme to avoid infinite loops and select one symbol to flip in high order Galois field search is also proposed.The design of flipping pattern’s order and depth,which is dependent of the computational requirement and error performance,is also proposed and exemplified.Simulation results show that the algorithm achieves an appealing tradeoff between performance and computational requirement over relatively low Galois field for short to medium code length.     

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。     

基于偏移最小和的LDPC译码改进算法

针对目前低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码偏移最小和(offset min-sum, OMS)算法偏移因子选取不够准确的问题, 提出了一种基于次序统计量的OMS(order statistics OMS, OR-OMS)算法。该算法使用两个不同的偏移因子对校验节点更新结果进行修正, 一个偏移因子用于修正第一最小值结果, 另一个偏移因子用于修正第二最小值结果。利用次序统计量进行理论分析, 得出最优的两个偏移因子值。所提算法使用分层调度的消息传递方式, 加快算法的收敛速度。仿真结果表明, 该算法与传统的OMS算法相比, 在误比特率(bite error rate, BER)为10^-5时所提算法译码性能可以获得约0.35 dB的增益, 平均迭代次数最多能够降低34.28%, 同时拥有更好的收敛性能。     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。     

从π-旋转LDPC码到Q-矩阵LDPC码的演进

介绍了基于π 旋转矩阵的低密度奇偶校验码(LDPC码)的构造方法,对π 旋转矩阵进行了研究和改造,对其约束条件进行加强,在此基础上定义了Q 矩阵,并提出Q 矩阵LDPC码的构造方法。Q 矩阵是约束满足问题的解,具有快速搜索算法,并能用循环移位的方法获得Q 矩阵集。利用Q 矩阵能快速灵活地构造不含4线循环的大型稀疏奇偶校验矩阵,从而生成LDPC码。提出的编码器设计基本思想是按照有利于LDPC码的构成及其电路设计的方式将奇偶校验矩阵H分解成两个子矩阵,通过对H的分解与重构运算直接构成码字。由于不需生成矩阵G,使LDPC码编码器的实现代价大幅度的降低。     

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码偏移修正加权比特翻转译码算法

大量仿真表明,基于幅度和的改进型加权比特翻转(modified sum of the magnitude based weighted bit flipping, MSMWBF)译码算法对于行重/列重较小的低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码而言,展现出巨大的性能优势,但对于行重/列重较大的基于有限域几何(finite geometry, FG)的LDPC码,性能损失严重。首先对此现象进行理论分析。其次,引入附加的偏移项对MSMWBF算法的校验方程可靠度信息进行修正,提高了算法对行重/列重较大的LDPC码的译码性能。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,误比特率为10E-5时,相比于MSMWBF算法,在适度增加实现复杂度的条件下,所提算法可获得约0.63 dB的增益。