基于PEG算法的准循环LDPC码构造研究

为了兼顾LDPC码较高的纠错性能和较简单的硬件实现,提出了一种基于PEG算法的准循环LDPC码校验矩阵的构造方法,该方法首先利用PEG算法构造基矩阵,然后利用提出的移位参数公式来构造循环移位矩阵,再用循环移位矩阵和全零矩阵对基矩阵进行优化扩展,形成的校验矩阵最短环长至少为8环。该方法具有与PEG算法非常接近的纠错性能,尤其是当信噪比高于1.2 dB时要优于PEG直接构造法,而硬件实现比PEG算法简单,且参数选择灵活方便。     

基于PEG算法的准循环扩展LDPC码构造

推导证明了准循环结构的LDPC码(low-density parity-check code)一致校验矩阵与其对应Tanner图环结构之间的一些重要关系.在此基础上提出了一种基于PEG(progress edge growth)算法的准循环扩展LDPC码构造算法,利用PEG算法产生基矩阵,再对基矩阵进行准循环扩展.该扩展算法可以在不改变基矩阵度分布比例情况下,有效消除基矩阵中的短环.仿真结果表明,在码长相同、码率和度分布近似情况下,新算法得到的码在经典BP和MS译码算法下性能不亚于PEG等方法构造的码.通过对比分析认为,在给定度分布的情况下,优化设计的环结构可明显改善译码性能,此算法利用准循环码环结构交叠较少特点,较好地实现了编码复杂度和译码性能之间的统一.     

基于环结构分析的准循环LDPC码构造

准循环奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码在通信工程领域具有重要的应用价值,因此它的构造算法一直是LDPC码研究领域的一个热点内容.根据现有的QC-LDPC码构造算法,特别是基于渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法的QC-LDPC码构造方法,提出了一种新的移位矩阵构造方法.该方法有效减少了随机搜索带来的时间损耗,并改进了二次同余、等差数列等算法仅能除去四环的情况,进一步消去了六环、八环和十环结构,确保QC-LDPC码的围长不小于12.仿真结果表明,所构造的QC-LDPC码具有更优的环结构特点和纠错性能.     

具有低编码复杂度准循环扩展LDPC码的构造方法

PEG(Progressive-Edge-Growth)算法是迄今为止构造性能优异的LDPC中短码的一种有效构造方法,然而直接采用该算法构造的LDPC码的编码复杂度正比于码长的平方,这是其实用化过程中的一个瓶颈。针对这一问题,提出一种具有低编码复杂度和低错误平层的准循环扩展LDPC码的构造方法。该算法在PEG算法基础上,先构造出近似下三角结构的半随机基矩阵,然后再对基矩阵进行扩展,该方法可以在不改变基矩阵的度分布比例情况下,有效消除短环。仿真结果表明,所提出的方法构造的LDPC码比原始的PEG算法构造的随机LDPC码具有更低的错误平层,而且编码复杂度更低,更易于硬件实现。     

一种基于循环移位矩阵的LDPC码构造方法

具有准循环结构的低密度奇偶校验码(QC-LDPC Codes)是目前被广泛采用的一类LDPC码。本文提出了一种结合PEG算法构造基于循环移位矩阵的QC-LDPC码的方法。该方法首先将QC-LDPC码传统的基于比特的二分图简化为基于Block的二分图,然后在该图中采用PEG算法遵循的环路最大原则确定每一个循环移位矩阵的位置,最后根据QC-LDPC码的环路特性为每一个循环移位矩阵挑选循环移位偏移量。利用该算法,本文构造了长度从1008bit到8064bit,码率从1/2到7/8各种参数的LDPC码。仿真结果表明,本文构造的LDPC码性能优于目前采用有限几何、两个信息符号的RS码、组合数学等常用的代数方法构造的QC-LDPC码。     

基于PC-PEG算法构造的QC-LDPC码性能研究

针对PEG(Progressive Edge Growth)算法构造的LDPC码在保证局部围长最大时仍有较多数目的小环,提出利用PC(Polynomial of Cycle)标记将PEG算法进行改进为PC-PEG算法,并应用于准循环码(QC-LDPC)中.该方法在满足局部围长尽可能大的前提下,减少了小环数目,提高了译码性能.引入QC-LDPC码的特性,其中校验矩阵是一种分块的循环移位码,该特定结构在工程上可以实现部分并行译码,节省存储空间.实验结果表明,该方法与PEG算法相比具有较少的小环数目,而准循环结构的特点在保证译码性能相当的前提下实现了工程上的部分并行译码.     

低秩循环矩阵的构造方法及其关联的多元LDPC码

在图像处理中,低秩矩阵的冗余信息可用于图像恢复和图像特征提取,而在迭代译码中,校验矩阵的冗余行可以加快译码收敛速度。该文研究一类易于硬件实现的低秩循环矩阵。首先将循环矩阵转换为位置集合,并基于同构理论简化了位置集合的搜索空间,从而基于比特移位方法提出了循环矩阵的构造方法。考虑非零域元素的列赋值与矩阵秩之间的关系,选取Tanner图中没有长度为4的环的循环矩阵,基于非零域元素的列赋值思想提出了不同阶数、不同码率的多元LDPC码构造方法。数值仿真结果表明,与基于PEG算法构造的二元LDPC码比较,所构造的多元LDPC码在BPSK调制方式下在误码字率10^–5附近有0.9 dB的增益;在与高阶调制相结合时,有更大的性能提升。此外,所构造的多元LDPC码在迭代5次与50次下的性能几乎一致,这为低时延高可靠通信提供了一种有效的候选编码方案。     

低秩循环矩阵的构造方法及其关联的多元LDPC码

在图像处理中,低秩矩阵的冗余信息可用于图像恢复和图像特征提取,而在迭代译码中,校验矩阵的冗余行可以加快译码收敛速度.该文研究一类易于硬件实现的低秩循环矩阵.首先将循环矩阵转换为位置集合,并基于同构理论简化了位置集合的搜索空间,从而基于比特移位方法提出了循环矩阵的构造方法.考虑非零域元素的列赋值与矩阵秩之间的关系,选取Tanner图中没有长度为4的环的循环矩阵,基于非零域元素的列赋值思想提出了不同阶数、不同码率的多元LDPC码构造方法.数值仿真结果表明,与基于PEG算法构造的二元LDPC码比较,所构造的多元LDPC码在BPSK调制方式下在误码字率10-5附近有0.9 dB的增益;在与高阶调制相结合时,有更大的性能提升.此外,所构造的多元LDPC码在迭代5次与50次下的性能几乎一致,这为低时延高可靠通信提供了一种有效的候选编码方案.     

一种基于伪循环MDS码的准循环LDPC码构造方法

该文提出了一种利用两个信息符号的伪循环最大距离可分(MDS)码,构造围长为6的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码的方法。在GF(q)中,它通过直接计算长为q+1的伪循环MDS码生成多项式,构造准循环LDPC码的校验矩阵。其主要利用了含两个信息符号的伪循环MDS码字特殊的循环性,及任意两个码字间距离不小于q的特点,使所构造的准循环LDPC码保证无4环。仿真结果表明,基于伪循环MDS码的准循环LDPC码在高斯信道下,能获得较好的误码性能。     

基于准循环LDPC码在数字水印技术的研究

鲁棒性是数字水印的重要指标之一,提出将准循环LDPC码的前向纠错技术应用于数字版权的保护中,利用准循环LDPC码较强的前向纠错能力,来提高数字水印的鲁棒性。实验结果表明,经准循环LDPC码编码后的数字水印应用于数字水印技术中,水印图像的鲁棒性得到了极大的提高,且经JPEG压缩后,图像水印也能较好地恢复出来。     

一种优化Girth分布的准循环LDPC码设计方法研究

在准循环LDPC码的构造中,校验矩阵拥有尽可能好的girth分布对于改善码的性能有着重要的意义。该文提出了构造准循环LDPC码的GirthOpt-DE算法,优化设计以获得具有好girth分布的移位参数矩阵为目标。仿真结果表明,该文方法得到的准循环LDPC码在BER性能和最小距离上均要优于固定生成函数的准循环LDPC码,Arrary码和Tanner码,并且使用上更为灵活,可以指定码长,码率及尽可能好的girth分布。     

一种基于QCE-PEG的LDPC码构造方法

为提高LDPC码的实用性,该文提出了一种QCE-PEG校验矩阵构造方法,给出了实现具体步骤和设计实例。该算法将构造过程分解,结合准循环扩展技术和渐进边增长构造方法的优点,既能满足度分布对的需要,又保证了平均围长尽可能大的要求,提高了LDPC编码的速度和性能。仿真结果表明：用该方法设计的中短长度非正则LDPC码,其性能优于渐进边增长方法构造的PEG码,且设计简单,编码快速,便于工程实现,具有良好的应用前景。     

一种非规则广义LDPC码的构造方法

广义低密度奇偶校验(Generalized Low睤ensity Parity睠heck,GLDPC)码把低密度奇偶校验(Low睤ensity Parity睠heck,LDPC)码中的单奇偶校验(Single Parity睠heck,SPC)节点替换为校验能力更强的广义约束(Generalized Constraint,GC)节点,使其在中短码和低码率的条件下具有更低的误码率。传统GLDPC码要求基矩阵的行重等于分量码的码长,这限制了GLDPC码构造的灵活性。另外,相比于传统GLDPC码中GC节点位置的随机选取,GC节点的位置选择在GLDPC码的误码率性能上有一定的优化空间。针对以上两点,提出了一种基于渐进边增长(Progressive Edge-rowth,PEG)算法的非规则GLDPC码构造方法和一种基于Tanner图边数的GC节点位置选择算法。使用PEG算法生成的非规则LDPC码作为本地码,根据本地码的校验节点度使用多种分量码,结合GC节点位置选择算法构造非规则GLDPC码。仿真结果表明,与传统方法构造的GLDPC码相比,基于Tanner图边数的GC节点位置选择算法构造的非规则PEG-LDPC码在误码率和译码复杂度上均得到明显改善。     

适于分层译码算法的LDPC码构造方法

The layered decoding algorithm has been widely used in the implementation of Low Density Parity Check (LDPC) decoders, due to its high convergence speed. However, the pipeline operation of the layered decoder may introduce memory access conflicts, which heavily deteriorates the decoder throughput. To essentially deal with the issue of memory access conflicts, we propose a construction algorithm of LDPC codes, to which a constraint condition is added in the Progressive Edge-Growth (PEG) algorithm. The constraint condition can guarantee that for our constructed LDPC codes, the sets of all the variable nodes connected to the consecutive layers do not share any common variable node, which can avoid the memory access conflicts. Simulation results show that the performance of our constructed LDPC codes is close to the several other LDPC codes adopted in wireless standards. Moreover, compared with the decoder for IEEE 802. 16e LDPC codes, the throughput of our LDPC decoder has large improvement, while the chip resource consumption is unchanged. Thus, our constructed LD-PC codes can be adopted in the high-speed transmission.     

基于Min-Sum近似算法的QC-LDPC译码器

由于BP算法中的非线性运算较复杂,实现中通常采用Min-Sum近似简化译码算法.针对译码过程中需要存储大量信息的问题,本文提出了一种基于Min-Sum近似算法的QC-LDPC译码器.通过重新安排Min-Sum近似算法中的运算,并将校验节点信息以一种压缩冗余的形式表示,大大减少了译码器所需的存储空间.针对QC-LDPC码校验矩阵准循环的特性,译码过程中以块为单位对信息进行更新,且可以实现多种消息传递调度策略.为进一步减少存储空间,对变量节点信息采用了非线性量化,根据密度演进理论对量化规则进行了优化.     

一种优化LDPC码环分布的改进算法

在下一代移动通信系统中,为了满足移动用户对高速、宽带数据传输业务不断增长和更高质量的要求,需要对现有物理层的关键技术作进一步的改进、完善和实用化,例如在信道编码方面,就采用了革命性的LDPC码。而PEG算法则是目前构造中短码长LDPC码最有效的算法之一。通过借鉴ACE算法,在对已有的结构优化设计算法深入理解的基础上,对PEG算法进行了改进,得到了一种可以进一步优化LDPC码环分布和最小距离的改进算法。仿真结果表明：由新算法构造出来的LDPC码的环分布和码重分布都明显优于PEG算法;其性能曲线在低信噪比时与原算法相差不大,而随着信噪比的增加可以有效地降低错误平层。     

基于循环转置单位矩阵条件填充的LDPC码构造方法

通过分析并充分利用循环转置单位矩阵在环中的特性,该文提出了一种基于转置矩阵条件填充的LDPC码构造方法,给出了按此方法构造的校验矩阵最小环长的上、下理论限,并在此基础上提出了一种具体的条件填充构造法,仿真结果表明,该方法能够明显减少校验矩阵的最小环数目,较大程度上提升了码子性能。     

一种简化的LDPC码BP译码算法的研究

低密度奇偶校验码(LDPC码)是一种逼近香农限的线性分组码,译码的复杂度较低;在LDPC码译码算法中性能较好的是置信传播译码(BP)算法,他能够在迭代译码过程中确定码字是否已译出,但是复杂度高,运算量大。采用一种改进的BP译码算法,在迭代译码过程中对校验节点的更新信息进行曲线拟合,以减小译码运算量,有利于硬件的并行实现,减少译码延时。仿真结果表明,改进的BP算法译码性能和原来的BP算法接近,而且复杂度较低。