针对X-Z型Pauli信道的量子稀疏图码的反馈式和积译码算法

本文针对X-Z型Pauli量子信道构建了一个量子稀疏图码的反馈式和积译码算法.相比较之前的基本和积算法,该反馈式译码策略利用了错误图样的比较, 稳定子中相关元素的值,特别的还根据信道的特征充分考虑了各变量所占错误的比重,并由此来调整信息节点的概率分布.该反馈式策略起到了经典译码中的软判决技术的作用,不但克服了对称简并问题带来的不利影响,更重要的是还给译码器提供了更多的有效信息,从而大大提高了译码器的纠错译码能力.另外,反馈式译码和积译码算法是基于GF(4)的,大大拓展了和积译码器关于量子译码 关键词： 量子稀疏图码 和积算法 量子纠错码 量子信息     

量子稀疏图码的反馈式迭代译码

量子稀疏图码的译码可以由基于错误图样的和积译码算法来实现.本文在此基础上构建了一个新的反馈式迭代译码算法.其反馈策略不仅仅重新利用了错误图样,而且还利用了稳定子上相应元素的值和信道的错误模型.由此,本方法一方面可以克服传统的量子和积译码算法中遇到的所谓对称简并错误,另一方面还能反馈更多的有用信息到译码器中,帮助其产生有效的译码结果,大大提高译码器的译码能力.另外,本算法并没有增加量子测量的复杂度,而是对测量中所能获得的信息的更充分利用.     

光级联空时编码中的一种联合检测迭代译码算法

介绍了光多输入多输出(MIMO)系统的信道模型,通过将低密度校验码(LDPC)高可靠性的译码结果反馈给分层空时编码(BLAST)译码器,提出了一种适合于LDPC-VBLAST光级联空时编码系统的联合检测迭代译码算法。利用蒙特卡洛方法分析了该译码算法的误码性能,并和简单级联译码算法的性能进行了对比。结果表明:这种联合检测迭代译码算法的误码性能明显优于已有的简单译码算法。另外,采用数值分析法分析了迭代次数对该译码算法性能的影响,结果表明,在折衷考虑系统误码性能和译码算法复杂度的情况下,要合理选取迭代次数,即迭代次数不宜选取过大。     

数码显示译码器的研究

1译码器 译码是编码的逆过程．把代码的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码,实现译码操作的电路为译码器．译码器是数字系统和计算机常用的一种逻辑部件．例如,计算机中需要将指令的操作码“翻译”成各种操作命令,就要使用指令译码器存储器的地址译码系统,则要使用地址译码器．LED显示电路需要七殷显示译码器等．     

一种ZF与SP结合的BLAST译码算法

多输入多输出虽能显著增加信道容量,但译码复杂度与精度一直是亟待解决的核心问题之一。将现有的贝尔实验室分层空时码检测迫零算法与球形译码算法充分结合,重点考察无线多输入多输出信道基本特征即信道条件数与信噪比,提出了一种自适应的贝尔实验室分层空时码解码算法,在保证误比特率性能的条件下,降低了系统的译码复杂度;为无线通信的长期演进研究奠定了良好基础。     

一种易于硬件实现的图像有损压缩算法

原始图像数据经过小波变换后,根据子带系数之间在空间上和方向上所呈现出的带间相似性,将像素集合重新定义为集合树。通过对直流系数量化编码和交流系数比特深度编码中的参数K和熵编码中长度分别为3bit码字（choicel）和4bit码字（choice2）的编码方式的选择实现数据的渐进性编码,使产生的码流具有内嵌特性,可以对任意码流进行截取和译码,实现对码率的有效控制。提出了一种具有复杂度低、易于硬件实现的图像有损压缩算法。经过系统仿真证明此算法有利于提高重建图像的质量。     

基于RS编码及网格编码调制的光PPM通信纠错技术

分析了RS(Reed-Solomon)纠错码和网格编码调制（Trellis Coded Modulation,TCM）技术在光脉冲位置调制通信中的应用.在此基础上,提出了以RS码作为外码,以网格编码调制技术作为内码,用于光脉冲位置调制通信的新编码方案,能以几乎不减少通信速率的优势,提高传统RS码系统在时变带限光信道中的通信性能.模拟研究了在不同空间光信道条件下,传统RS码的符号正确传输率和误码率,并对网格编码调制的编码增益、RS码与网格编码调制级联时的编码增益进行了仿真研究,证实了本方案的有效性.     

低复杂度的光空时网格编码

根据光通信的特点,提出一种基于脉冲位置调制(PPM)的低复杂度光空时网格码。该方案在发射端利用延迟分集思想,建立了信号在时间和空间上的关联性。在接收端采用反馈干扰抵消算法(FICA),并对消除干扰后的信号进行最大似然判决来完成译码。该方案以牺牲发射分集的性能来换取译码复杂度的降低,从而降低了对系统计算能力的要求。以天线数为2和3为例,分析了该算法与Viterbi译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,当分集增益相同时,相对于采用Viterbi译码算法的系统,所提方案的译码复杂度分别降低了93.75%和95.84%,而其误码性能的恶化仅为3dB和4.77dB。     

基于MMSE的大气激光通信中LDPC码BP译码算法研究

针对大气激光通信中低密度奇偶校验码(LDPC)置信传播(BP)译码算法复杂度高的问题,对几类BP-Based简化译码算法进行了分析,并基于最小均方误差准则(MMSE)对Scaled BP-Based和Offset BP-Based两类改进译码算法的优化设计进行了探讨,得出两类算法的最优校正因子,并给出了数值计算.在不同的湍流强度下,对码长1008的(6,3)比特填充LDPC码进行了仿真实验,结果表明,对于短码长的LDPC码,当译码BER=10^-5时, 最小和算法(UMP BP-Based)相对于BP算法有0.1~0.15 dB的译码性能损失;基于MMSE设计的两类算法相比BP算法大大降低复杂度的同时,译码性能与BP算法相当,甚至优于BP算法,优于UMP BP-Based算法0.075~0.15 dB.     

基于MMSE的大气激光通信中LDPC码BP译码算法研究

针对大气激光通信中低密度奇偶校验码(LDPC)置信传播(BP)译码算法复杂度高的问题,对几类BP-Based简化译码算法进行了分析,并基于最小均方误差准则(MMSE)对Scaled BP-Based和Offset BP-Based两类改进译码算法的优化设计进行了探讨,得出两类算法的最优校正因子,并给出了数值计算.在不同的湍流强度下,对码长1008的(6,3)比特填充LDPC码进行了仿真实验,结果表明,对于短码长的LDPC码,当译码BER=10-5时,最小和算法(UMP BP-Based)相对于BP算法有0.1～0.15dB的译码性能损失;基于MMSE设计的两类算法相比BP算法大大降低复杂度的同时,译码性能与BP算法相当,甚至优于BP算法,优于UMP BP-Based算法0.075～0.15dB.     

无线激光通信协议的设计

研究了无线激光通信（FSO）与传统激光通信的区别,编制了一套FSO物理层收发协议。采用现场可编程门阵列（FPGA）完成收发机与外部电路的数据通信,利用先入先出（FIFO）存储器完成收发协议与外部系统的接口。设计的物理层收发协议主要完成发送数据的编码、串行化以及接收数据的解串行化和解码。仿真实验结果表明：设计的收发协议可实现在40 Mbps通信速率下的稳定工作,证明了该收发协议设计的可行性。     

高速多光谱 TDI CCD 成像电路系统

为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像,利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列（ FPGA）为核心逻辑单元,带有RS422外围通信控制接口,并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动态推扫成像的能力,可同时输出全色和彩色两种模式的图像数据。利用灰度条纹的靶标对传感器的3个多光谱（ R、G、B）感光区标定白平衡,利用彩色条纹的靶标对系统进行成像测试,在驱动频率为15 MHz的情况下,系统单片CCD输出的图像数据率达到1.2 Gbps。试验结果表明,获取全色图像的信噪比达到了53.56 dB,各多光谱图像的信噪比较高的也在40 dB以上,满足空间对地高分辨多光谱遥感成像的技术指标要求,对高速空间多光谱遥感相机的研制具有借鉴意义。     

A novel hard decision decoding scheme based on genetic algorithm and neural network

A novel hard decision decoding scheme based on a hybrid intelligent algorithm combining genetic algorithm and neural network, named as genetic neural-network decoding (GND), is proposed. GND offsets the reliability loss caused by channel transmission error and hard decision quantization by making full use of the genetic algorithm's optimization capacity and neural network's pattern classification function to optimize the hard decision outputs of received matched filter and restore a more likelihood codeword as the input of hard decision decoder. As can be seen from the theoretical analysis and computer simulation, GND scheme is close to the traditional soft decision decoding in error correction performance, while its complexity, compared with the traditional soft decision decoding, is greatly reduced because its decoding process does not need to use the channel statistical information.     

Novel memory efficient LDPC decoders for beyond 5G

Beyond-5G wireless networks are expected to gain a excellent trade-off among computational accuracy, latency, and efficient use of available resources. This poses a significant challenge to the channel decoder. In this paper, a novel memory efficient algorithm for decoding Low-Density Parity-Check (LDPC) codes is proposed with a view to reduce the implementation complexity and hardware resources. The algorithm, called Check Node Self-Update (CNSU) algorithm, is based on layered normalized min-sum (LNMS) decoding algorithm while utilizing iteration parallel techniques to integrate both Variable Nodes (VNs) message and A-Posterior Probability(APP) message into the Check Nodes (CNs) message, which eliminates memories of both the VNs message and the APP message as well as updating module of APP message in CNs unit. Based on the proposed CNSU algorithm, design of partially parallel decoder architecture and serial simulations followed by implementation on the Stratix II EP2S180 FPGA are presented. The results show that the proposed algorithm and implementation bring a significant gain in efficient using of available resources, include reducing hardware memory resources and chip area while keeping the benefit of bit-error-rate (BER) performance and speeding up of convergence with LNMS, which are beneficial to apply in Beyond-5G wireless networks.     

基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建

在利用单幅影像的明暗恢复形状（Shape From Shading,SFS）三维重构算法的基础上,提出同时考虑外界辐射源和目标自身红外辐射的IR-SFS（infrared-SFS）算法。首先通过分析SFS算法原理和空间目标的红外成像特性,建立IR-SFS辐射方程并进行了仿真研究,然后利用温度场估计获得红外差值图,在人工合成的理想半球体、半圆柱体卫星红外影像上进行算法测试,并以美国STS107真实红外影像作为实验目标进行三维重建。实验结果表明,所提出IR-SFS算法经过参数优化后,与原SFS算法相比,重建模型的峰值信噪比更高,对STS107顶部舱门、尾翼、机舱、机舱内方形部件具有更佳显示度,整体效果得到明显改善。     

基于光谱技术和连续投影算法的润滑油品牌快速鉴别研究

为了实现润滑油品牌的快速无损检测,提出了一种基于可见/近红外光谱透射技术与连续投影算法相结合的润滑油品牌快速鉴别新方法。采用连续投影算法对6种润滑油的可见/近红外光谱数据进行波长变量的筛选,再结合偏最小二乘法建立润滑油品牌的鉴别模型。结果表明,鉴别模型的相关系数r为0.9721,预测均方根误差RMSEP为0.4055,鉴别正确率为91.7%。说明提出的连续投影算法结合偏最小二乘算法具有很好的预测效果。     

Performance of a Chase-type decoding algorithm for Reed–Solomon codes on perpendicular magnetic recording channels

Algebraic soft-decision Reed–Solomon (RS) decoding algorithms with improved error-correcting capability and comparable complexity to standard algebraic hard-decision algorithms could be very attractive for possible implementation in the next generation of read channels. In this work, we investigate the performance of a low-complexity Chase (LCC)-type soft-decision RS decoding algorithm, recently proposed by Bellorado and Kav?i?, on perpendicular magnetic recording channels for sector-long RS codes of practical interest. Previous results for additive white Gaussian noise channels have shown that for a moderately long high-rate code, the LCC algorithm can achieve a coding gain comparable to the Koetter–Vardy algorithm with much lower complexity. We present a set of numerical results that show that this algorithm provides small coding gains, on the order of a fraction of a dB, with similar complexity to the hard-decision algorithms currently used, and that larger coding gains can be obtained if we use more test patterns, which significantly increases its computational complexity.     

Low-loss belief propagation decoder with Tanner graph in quantum error-correction codes

Quantum error-correction codes are immeasurable resources for quantum computing and quantum communication.However,the existing decoders are generally incapable of checking node duplication of belief propagation(BP)on quantum low-density parity check(QLDPC)codes.Based on the probability theory in the machine learning,mathematical statistics and topological structure,a GF(4)(the Galois field is abbreviated as GF)augmented model BP decoder with Tanner graph is designed.The problem of repeated check nodes can be solved by this decoder.In simulation,when the random perturbation strength p=0.0115-0.0116 and number of attempts N=60-70,the highest decoding efficiency of the augmented model BP decoder is obtained,and the low-loss frame error rate(FER)decreases to 7.1975×10^-5.Hence,we design a novel augmented model decoder to compare the relationship between GF(2)and GF(4)for quantum code[[450,200]]on the depolarization channel.It can be verified that the proposed decoder provides the widely application range,and the decoding performance is better in QLDPC codes.