Ruling out small stopping sets and small girth in Tanner graph of QC-LDPC code

The existing constructions of quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes do not consider the problems of small stopping sets and small girth together in the Tanner graph, while their existences will lead to the bit error rate (BER) performance of QC-LDPC codes being much poorer than that of randomly constructed LDPC codes even decoding failure. To solve the problem, some theorems of the specific chosen parity-check matrix of QC-LDPC codes without small stopping sets and small girth are proposed. ...     

基于完备循环差集的大围长Type-Ⅱ QC-LDPC码的构造

针对当前type-Ⅱ准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码的校验矩阵中存在权重为2的循环矩阵(weight-2 circulant matrices, W2CM)导致Tanner图更容易产生短环,从而影响迭代译码收敛性的问题,基于完备循环差集(cyclic difference sets, CDS)提出了一种围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码的新颖构造方法。该方法构造的校验矩阵由权重为0的零矩阵、权重为1的循环置换矩阵和W2CM组成,保留了type-Ⅱ QC-LDPC码的具有更高最小距离上界的优点,改善了码的纠错性能;且Tanner图中无4、6环的出现,译码时具有较快的收敛速度。仿真结果表明:所构造的围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码在加性高斯白噪声信道下采用和积算法迭代译码时具有较好的纠错性能且无错误平层现象。     

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.     

基于完备循环差集的type-Ⅱ QC-LDPC码的构造

针对当前type-Ⅱ的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity check, QC-LDPC)码中仅含有权重为2的循环置换矩阵而引入短环,导致迭代译码性能下降的问题,基于完备循环差集给出了近似双对角结构的type-Ⅱ QC-LDPC码的设计方法,该方法构造的奇偶校验矩阵由零矩阵,权重为1的循环单位阵和权重为2的循环矩阵组成,不但围长至少为8,而且还保留了type-Ⅱ QC-LDPC码具有更高最小距离上界的优点,从而使译码时可快速收敛。仿真结果表明:构造的type-Ⅱ QC-LDPC码在加性高斯白噪声(additive white Gauss noise, AWGN)信道下,采用和积(sum-product algorithm, SPA)译码时,码字无明显的错误平层且具有良好的纠错性能。     

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.     

高围长结构化LDPC码的构造方法

提出了一种高围长结构化低密度校验码的构造方法。首先介绍了以准循环技术为基础的高围长结构化规则LDPC码的构造方法,并在此基础上构造了重复累加结构的准规则LDPC码和非规则LDPC码。仿真结果表明,用这种方法构造的规则码和非规则码都具有优良的性能,特别是非规则码的性能优于DVB-S2的非规则码。并且采用该构造方法可以构造各种码长和码率的LDPC码,适应不同领域的应用。     

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。     

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。     

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。     

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…     

Study of adaptive modulation and LDPC coding in multicarrier systems

An adaptive modulation （AM） algorithm is proposed and the application of the adapting algorithm together with low-density parity-check （LDPC） codes in multicarrier systems is investigated. The AM algorithm is based on minimizing the average bit error rate （BER） of systems, the combination of AM algorithm and LDPC codes with different code rates （half and three-fourths） are studied. The proposed AM algorithm with that of Fischer et al is compared. Simulation results show that the performance of the proposed AM algorithm is better than that of the Fischer＇s algorithm. The results also show that application of the proposed AM algorithm together with LDPC codes can greatly improve the performance of multicarrier systems. Results also show that the performance of the proposed algorithm is degraded with an increase in code rate when code length is the same.     

广义交叉乘积累加码

为设计具有线性编、译码复杂度及逼近香农限性能的信道编码结构,在并行级联的单奇偶校验码之间引入交叉结构以构成外码,以累加器为内码,提出了一种新的串行级联编码--广义交叉乘积累加码。以外信息转移图为工具对广义交叉乘积累加码进行设计,并给出一个广义交叉乘积累加码的设计示例。分析及仿真结果表明,该示例具有线性编、译码复杂度,其收敛门限距香农限仅有约0.32 dB的距离。     

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。     

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。     

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.     

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。     

非规则RA码无码率特性分析

介绍了非规则重复累积(repeat accumulate, RA)码的构成原理,引入了编码线图进行RA码的图模型表示。详细分析了编码中的两种交织策略,并证明了其等价性。通过分析非规则RA码的奇偶校验位的生成过程,证明了非规则RA码的无码率特性。给出了不同码率情况下的系统非规则RA码在二元删除信道性能曲线。通过与LT码的比较,表明非规则RA码是逼近容量限的错误平层性能较低的无码率码。对系统非规则RA码的错误平层进行分析,并给出了降低错误平层的编码修正方法。     

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。     

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。     

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。