一种改进的基于中国剩余定理的QC-LDPC码构造方法

为增大QC-LDPC码围长的同时减少码中包含的短环,提高其纠错性能,提出了一种基于中国剩余定理( CRT)的QC-LDPC码改进联合构造方法。该方法将设计围长为g的长码长的QC-LD-PC码的问题简化为设计一个围长为g的短分量码的问题,然后通过对其余分量码校验矩阵的列块进行适当置换,使得构造出的QC-LDPC码具有更少的短环和更优的性能,更适于可靠性要求较高的通信系统。仿真结果表明,与已有的CRT联合构造方法设计的QC-LDPC码相比,新方法构造的QC-LDPC码具有更少的短环,在误码率为10-6时获得了1.2 dB的编码增益。     

基于中国剩余定理和贪婪算法扩展的QC-LDPC码

在缩短阵列码的基础上运用中国剩余定理(CRT)和贪婪算法提出了一种新颖的大围长、码长更加灵活的QC-LDPC构造方法,且所构造的码字的校验矩阵采用楼梯矩阵循环置换而成。与传统CRT构造方法相比,只需已知一个分量码——缩短阵列码,同时新构造QC-LDPC码码长与码率选择比较灵活,围长更大,如果围长一样,则使最短环数量尽可能地少。仿真分析表明:在误码率为10-6时,在相同码率和码长的条件下,利用所提出的构造方法所构造的girth-8(4,k)QC-LDPC码在加性高斯白噪声(AWGN)和瑞利衰落信道中分别与缩短阵列码相比可获得约1.2 d B和2.0 d B的净编码增益,与CRT码相比分别改善了0.3 d B和0.7 d B的净编码增益,且性能与Gallager随机码性能相似但编码复杂度大大降低。     

一种基于QC-LDPC码的低复杂度分层迭代译码器

针对具有准循环结构的LDPC码,设计了一种低复杂度译码器。利用校验矩阵的循环特性以及分层迭代的译码算法,对一般的分层迭代架构进行改进,实现了译码器流水线处理,有效的减少迭代时间,提高吞吐量,最后针对码长为1200的LDPC码,基于FPGA平台Kintex7 xc7k325的芯片实现了该架构设计,结果表明,该译码器只消耗了100多个Slices和几块RAM,有效节省了硬件资源,同时译码时间比一般的分层架构减少了2/3左右,吞吐量提高了约2倍,研究成果具有重要的实用价值,可应用于资源有限的低速通信领域。     

利用域间映射的多元QC-LDPC码构造

通过定义有限域间的映射关系,提出了一种低复杂度的多元准循环奇偶校验码( QC-LDPC )的构造方法。利用这种方法可将较高阶数有限域的校验矩阵映射到指定的较低有限域上,且能保持原矩阵的结构性与稀疏特性。所构造的多元LDPC码不仅具有较低的译码复杂度且具有准循环特性,在硬件上也易于用移位寄存器实现。在高斯白噪声( AWGN)信道下的仿真结果表明,所构造的多元QC-LDPC码具有良好的编译码性能。当误码率为10-6时,码率为0.765的QC-LDPC码在目标域GF(8)上能获得0.2 dB的性能增益。     

一种基于距离图的QC-LDPC构造算法

针对随机法构造的LDPC码结构性差,不易于硬件实现等问题,设计了一种基于距离图的QC-LDPC码构造算法。它有两种实现方式--顺序搜索方式和随机搜索方式,其码长、码率、圈长等参数可以根据实际需要设定,灵活性较好。仿真结果表明:随机搜索方式构造的QC-LDPC码性能明显优于顺序搜索方式,并且与PEG构造的随机码性能相当。与随机构造法相比,文中的搜索算法构造速度更快,并且所构造的码具有准循环特性,易于硬件实现。     

分割转移构造下QC-LDPC码设计与实现

为了降低码长较长的LDPC码在随机构造下编译码的复杂度与难度,利用PS(分割转移法)构造一类不存在四环的(6075,5402)QC-LDPC码,并对其性能进行了仿真,仿真结果表明该准循环码可以达到与同等长度下随机码相同的性能。针对此结构,利用VHDL编程实现了编译码过程,并验证了其正确性,与随机LDPC码相比实现复杂度与难度大大降低。     

基于改进2-DGRS码的QC-LDPC码高效构造

利用GRS(generalized reed-solomon)码的生成多项式提出了基于改进的2-D GRS(two-dimensional GRS)码设计和构造QC-LDPC(quasi-cyclic low density parity-check)码的方法,使所构造的码具有较好的译码性能。同时在码的构造过程中,考虑到了准双对角线结构和合适的度分布。不同码率的LDPC码用于和新设计的QC-LDPC码进行测试和比较。实验结果表明,所提出的码构造方法可加快LDPC码校验矩阵的构造,同时基于所提出方法构造的QC-LDPC码可提高译码性能,并降低编码复杂度。     

一种利用大衍数列构造多码率原模图QC-LDPC码的方法

针对准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码存在码长码率不能灵活选择的问题,提出了一种基于大衍数列构造多码率的原模图QC-LDPC码的新颖方法,该方法利用计算机搜索算法得到原模图基矩阵,然后基于大衍数列的循环移位矩阵对原模图基矩阵进行循环扩展,以此得到校验矩阵.该方法构造的校验矩阵围长至少为6,只需要简单的移位寄存器就可以实现编码,并且具有良好的纠错性能.仿真结果表明,在误码率(BitError Rate,BER)为10-6时,所构造的码率为0.5的P-DY-QC-LDPC(4000,2000)码和码率为0.75的P-DY-QC-LDPC(4000,3000)码与同码率近似码长的其他码型相比较,其净编码增益均有一定提高.     

基于电压图方法研究QC-LDPC码的围长问题

针对围长影响准循环低密度奇偶校验码译码性能的问题,提出了基于电压图方法研究QC-LDPC码围长。该法简化研究围长的计算,并通过电压图的生成树边和非生成树边不同赋值,证明出提升图围长[g]范围的影响。     

利用完备差集构造QC-LDPC码

针对准循环低密度奇偶校验( QC-LDPC)码中循环置换矩阵的移位次数的确定问题,提出了一种利用组合设计中完备差集( PDF)构造QC-LDPC码的新颖方法。当循环置换矩阵的维度大于一定值时,该方法所构造的规则QC-LDPC码围长至少为6,具有灵活选择码长和码率的优点,且所需的存储空间更少,降低了硬件实现的复杂度。仿真结果表明：在误码率为10-5时,所构造的码率为3/4的PDF-QC-LDPC(3136,2352)与基于最大公约数(GCD)构造的GCD-QC-LDPC(3136,2352)码和基于循环差集(CDF)构造的CDF-QC-LDPC(3136,2352)码相比,其净编码增益(NCG)分别有0.41 dB和0.32 dB的提升;且在码率为4/5时,所构造的PDF-QC-LDPC (4880,3584)码比GCD-QC-LDPC(4880,3584)码和CDF-QC-LDPC(4880,3584)码的NCG分别改善了0.21 dB和0.13 dB。     

一类环长至少为10的准循环LDPC码

为扩展性能优良、易于工程实现的LDPC码的构造方法,提出了一类环长至少为10的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码的构造方法。该方法首先基于基矩阵和 准则[11]构造出环长至少为10的校验矩阵;然后,利用掩蔽矩阵对得到的校验矩阵进行变换;最终,构造出满秩的准循环LDPC码。理论分析和仿真结果表明,该类QC-LDPC码字构造灵活,在AWGN信道下具有优异的性能。     

围长为8的QC-LDPC码的显式构造及其在CRT方法中的应用

对于任意码长PL(P≥3L2/4+L 1),利用完全确定的方式构造出一类围长为8的(4,L)QC-LDPC码。将这类码作为分量码,结合中国剩余定理(CRT)构造出一类围长至少为8且码长非常灵活的合成QC-LDPC码。在1/2码率和中等码长条件下的仿真结果表明,这种合成码在AWGN信道下具有优异的性能。     

基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets, EETS)和围长约束(Girth Constraints, GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth, PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression, AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。     

基于ACE的准循环LDPC码构造

介绍了LDPC码的结构类型和译码实现,分析了环的连接性对误码性能的影响,详细阐述了停止集、EMD(Extrinsic Message Degree)、ACE(Approximate Cycle EMD)的关系,之后提出一种基于ACE的准循环LDPC码的构造方法,该方法可最大化围长和小停止集.仿真证明该方法具有良好的性能.     

基于大衍数列的规则QC-LDPC码构造方法

结合杨辉三角的结构形式,基于大衍数列提出了一种列重为3或4的规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的新构造方法.该方法构造的校验矩阵围长至少为6,码长可灵活变化,并且可节省存储空间.仿真结果表明:在相同的仿真参数下,当误码率(BER)为10-6时,所构造的列重为3的QC-LDPC(1260,620)码的净编码增益(NCG)比二次函数码改善了1 dB左右;列重为4的QC-LDPC(6056,3028)码相对于WMC-OCS、QC-OCS码分别有0.1 dB和0.2 dB的NCG提升.     

光通信中基于伽罗华域的QC-LDPC码构造方法

为了满足光通信系统对纠错码高码率、低误码率的要求,基于伽罗华域中域的特征提出了一种结构简单、易于编码并且可以有效避免四环的 QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验)码的新构造方法。并运用该方法构造了适用于光通信系统的 FC-QC-LDPC(基于域特征的 QC-LDPC)(3969,3729)码。仿真结果表明,在误码率=10-7时,所构造的码率为0.937的 FC-QC-LDPC(3969,3729)码的 NCG (净编码增益)比 QC-LDPC(4288,4020)码提高了约0.15 dB,比 Linshu-QC-LDPC(3780,3542)码和经典的 RS(255,239)码的 NCG分别提高了约0.35和2.1 dB。此外,所构造的码的性能与 Mackay码的性能相当。因而其纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。