码率自适应QC-LDPC码的研究

采用码率自适应分割和部分行合并2种方法来构造码率自适应准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码,将一定码率的QC-LDPC码作为母码,得到一系列不同码率的子码。仿真结果表明,2种方法构造的码率自适应QC-LDPC码均表现出良好的性能,与基于有限几何直接构造出来的单个码率QC-LDPC;码相比,性能并没有损失。     

定码长多码率QC-LDPC码的构造

通信系统通常需要支持多种码率的信道编码以适应不同的信道条件。为了简化系统实现的复杂度,该文提出了一种码长固定、兼容多码率、准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该方法利用修正的渐进边增长(PEG)Reed-Solomon(RS)码算法生成母码的校验矩阵,结合校验矩阵的行合并得到具有相同结构的多码率QC-LDPC码的校验矩阵。在译码时多码率LDPC码可以共用同一个译码器,从而大大减少了译码的硬件资源。实验结果表明:该方法生成的多码率LDPC码的性能均优于第二代欧洲数字地面电视广播传输标准(DVB-T2)中对应码率的码,且译码器硬件资源与单码率的LDPC译码器相当。     

自适应码率QC-LDPC码编码器的FPGA实现

准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC codes)相比其他的LDPc码具有简单的编码结构,拥有较好的应用前景.通过构造校验矩阵设计了不同码率和不同帧长的具有系统结构的QC-LDPC码,并分析了这些码的性能,随后将编码过程分阶段引入主从控制模块及复用基本SRAA组,设计了变码率和变帧长的编码器,并用Verilog HDL语言在Spartan 3 3s1500fg676芯片上实现了编码器的设计.综合报告表明:在使用适中的硬件资源情况下,系统最大频率达到了174.856 MHz,能满足高速编码的要求.     

QC-eIRA码的构造及其变码率编码器FPGA实现

针对非规则重复累积码(extended irregular repeat-accumulate, eIRA)校验矩阵中H_1矩阵的随机性,提出采用有限域构造H_1矩阵的方法,并构造出了几种高码率码型。新构造码型既保留了eIRA码特殊的结构,同时又具有准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity check codes, QC-LDPC)的特点。仿真结果表明,当码长达到8175时,新构造码型的性能明显优于QC-LDPC码,在中长码长时表现出较好的性能。基于新码型结构特点,设计通过读写随机存储器(random-access memory,RAM)实现校验位计算的编码器硬件架构,采用Verilog HDL在Virtex 4 xc4vlx60芯片上实现了编码器,结果显示,相比于基于移位累加器组的传统QC-LDPC码,新的编码架构占用的硬件资源大幅降低,且更利于灵活实现变码率编码。     

非规则QC-LDPC码联合自适应均衡技术在浅海水声信道研究

浅海水声信道具有长时延、多途强、起伏快等特点,为提高数据传输可靠性,采用纠错能力强、编译码复杂度低的非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码作为信道纠错码方案,并联合自适应判决反馈均衡器(DFE)作为接收机结构以消除码间干扰(ISI).综合考虑非规则QC-LDPC码编译码参数选择、自适应均衡器中的最小均方差(LMS)、可变步长LMS(SVSLMS)和递归最小二乘(RLS)等3种算法的性能与复杂度权衡问题,结合福建泉港浅海域实测水声信道特性,研究了该接收机的性能.仿真结果表明:非规则QC-LDPC码的性能优于随机构造的规则LDPC码;联合自适应均衡的非规则QC-LDPC码可显著提高浅海水声通信系统性能,在较高信噪比(SNR)下,选用RLS算法时,误码率(BER)可降为0(15dB),选用低复杂度的SVSLMS算法BER可达到10-4(18dB).     

高码率平滑图像质量自适应量化控制算法

针对MPEG-2纯Ⅰ帧编码情况，在MPEG-2TM5自适应量化控制算法的基础上，提出了一种基于平滑图像质量的高码率下自适应量化控制算法。根据已编码帧的复杂度平滑分配各帧目标码字，利用非线性方法使宏块的量化因子变化平缓，以达到高码率下提高图像质量的目的，仿真结果表明，在相同码率下重建图像质量(PSNR)优于TM5算法。     

码率自适应原模图LDPC码的设计

无线通信信道的时变性,使得纠错编码必须具备码率自适应的功能。原模图低密度奇偶校验码（low density parity check code,LDPC）可通过删余和扩展实现码率自适应,并能解决传统LDPC码编码复杂度高的难题。将具有原模图结构的AR4JA码（accumulate repeat-4 jaggedaccumulate code）作为母码,提出“逐节点删余”算法,实现AR4JA码率从0.5～0.8的变化,利用矩阵扩展实现码率从0.5～0.25的降低。在加性高斯白噪声信道（additive white Gaussian noise,AWGN）下的仿真结果表明,在BER为10-6数量级处,结合删余和扩展方法构造的码率自适应AR4JA码并未出现错误地板。     

QC-LDPC码编码器的FPGA实现

准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码具有优异的纠错性能,已被纳入空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的近地轨道通信标准。分析了QC-LDPC码的特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法。该方法利用循环矩阵特性简化生成矩阵的存储模式,减少了资源消耗,同时利用循环移位寄存器和累加器实现矩阵乘法,降低了编码算法复杂度。在Xilinx xc4vsx55 FPGA上,采用VHDL语言实现了CCSDS标准中(8176,7154)LDPC编码器的设计。仿真结果表明,设计的编码器资源占用较少,吞吐量约为228 Mbit/s。     

一种基于RAM的QC-LDPC码新颖编码架构研究

为了提高LDPC编码器的数据吞吐率,提出了一种基于RAM的改进型准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity-cheek,QC-LDPC)的编码器实现方法.采用RAM存储校验位,并引入指针来指示RAM的地址方法.从而取代传统编码架构中的移位寄存器,使编码过程通过对RAM的读写操作实现,校验位序列也通过对RAM的读操作串行输出.由于该编码器没有使用移位寄存器以及并串转换电路,从而大幅度节约了硬件资源并提高了数据吞吐率.     

基于LTE-QC结构的速率兼容LDPC码优化构造方法

LDPC码是低密度的线性分组码,此种码的低密度特性使其具有逼近香农限的优良性能,从而成为纠错码研究的热点.对LDPC码的速率兼容构造进行系统的分析和研究,在此基础上进一步研究了速率兼容LDPC码的编/译码算法以及构造,并以IEEE802.16e协议规定的LDPC码为基础,用一种基于树形结构的短环检测方法进行短环检测,并且对其中的六环进行处理,得到一种经过短环结构优化的LTE-QC-LDPC码,同时给出了在AWGN信道下使用BP译码算法的误码性能仿真图.研究和仿真结果说明,经过六环优化后的LTE-QC-LDPC码具有很好的速率兼容特性,并且可以线性编码具有良好的误码率性能.     

基于矩阵分解的有限几何LDPC码的研究

随机构造的LDPC（low density parity check codes）码长的增加,所需存储空间过大,编码复杂度过高.针对该问题,研究了具有代数结构的有限几何LDPC码.基于有限域几何空间的点和线来构造校验矩阵,并通过矩阵行列分解得到不同码率、码长的非规则QC-LDPC码.该类LDPC码是准循环码,其编码复杂度与码长成线性关系,对应的Tanner图没有4环存在.仿真结果表明：MSK调制、AWGN信道条件下,该类码与类似参数的随机码相比较,当信道误码率为10-6时,译码增益约为0.05～0.15dB.     

一种低复杂度速率兼容极化码

针对现有极化码速率匹配算法的复杂度问题,提出了一种低复杂度的速率兼容极化码设计算法。汲取了现有打孔方案在不同打孔数量下的优势,使用一个分段速率匹配交织器,极大地改善了大量打孔下的性能下滑现象。信息比特的选择只是跳过被打孔比特位置而不需要重新估计子信道的可靠性,在极大降低算法复杂度的同时一定程度上保证了性能。通过一个虚拟环形缓存器,将容量-0和容量-1这2种打孔模式用同一结构实现,既提升了不同码率下的译码性能,又使得打孔结构简单明确,更加有利于硬件设计。仿真结果表明,该低复杂度速率兼容极化码无论在何种码率、打孔数目下都可以获得与高复杂度打孔算法相当的误块性能,是一种复杂度和性能综合较优的速率匹配方案。     

几种LDPC码在无线光通信系统中的性能比较

为了提高无线光通信系统的性能,文章研究了几种低密度校验码（LDPC）在无线光通信系统中的运用．MATLAB仿真结果表明,LDPC码能对弱湍流信道起到一定的抑制作用从而提高了通信系统的可靠性．构造这几种码时,在都未对其进行优化的J睛况下,弱湍流信道下的准循环LDPC（QC_LDPC）码的误码性能略差于Mackay随机LDCP码,优于π-旋转LDPC码,但QC_LDPC码和π-旋转LDPC码编码简单易于硬件实现,实用性更强．     

基于迭代填充法的LDPC码设计

提出一种构造低密度奇偶校验码(LDPC码)的新方法-迭代填充法(IF法),在此基础上构造了IF-LDPC码.研究证明了迭代填充法的相关性质,同时给出了一种规则和准规则IF-LDPC码编码器设计算法.IF-LDPC码的码长和码率取值灵活,可实现线性编码,做到O(M)的编码复杂度(M为信息位长度).同时,该码结构易于部分并行译码器实现.仿真结果表明:IF-LDPC码与QC-LDPC码相比,编码增益有0.5～1.1 dB的改善,可达到与Mackay随机码相比拟甚至更优的性能.     

可快速编码的多码率原模图LDPC码设计

原模图LDPC码的实际应用涉及到两个问题:快速编码和编码复杂性.与其他LDPC码相比,原模图LDPC码的结构适合快速解码,但不一定能够实现快速编码.现有的原模图LDPC码的编码是根据生成矩阵进行编码,因其生成矩阵不是稀疏的,所以存在编码复杂性问题,这给编码器的硬件实现带来较大的困难.为了降低原模图LDPC码编码复杂度,本文提出一种可快速编码的多码率原模图LDPC码的设计,提出的多码率原模图LDPC码不存在4环,无低码重码,其快速编码算法能够降低编码复杂性,使编码器的硬件易于实现.在AWGN信道仿真结果表明,提出的可快速编码的多码率LDPC码的误码率性能和纠错性能优于GB20600 LDPC码.     

相容关系的最大相容类的生成算法

集合A上的二元关系R称做相容关系,如果它是自反的、对称的。若B是集合A的非空子集,且B中的任意两个元素都有相容关系R,则称集合B为相容关系R的相容类。不能真包含在任何相容类中的相容类即为最大相容类。文章研究了生成相容关系的最大相容类所需要的理论,设计了生成相容关系的最大相容类的实用算法——优化广度优先搜索。     

递归构造低密度校验(LDPC)码的方法

针对Tanner图中圈的增加会影响码的性能的问题,提出了一种递归构造低密度校验(LDPC)码的方法。该方法利用一个短的LDPC码的校验矩阵作为其母矩阵,在此基础上采用循环置换矩阵构造一个长的LDPC码。通过对循环转置矩阵的参数进行约束,可以保证所构造的长码的Tanner图中指定长度的圈的个数等于或者小于其短码,且可以构造规则或者非规则的LDPC码。仿真结果表明,采用该方法构造的LDPC码具有较低的误码平台,其性能与好的随机LDPC码几乎相同。