一类准循环LDPC码的快速编码方法

简述了LDPC码的研究现状及编码方法.在此基础上分析了目前常用的编码实现方式,并针对一类准循环LDPC码的特点,提出一种更简洁的快速编码算法及设计实现思路.     

基于消息传播的LDPC码环统计算法

基于节点间的外部消息传播机制,提出一种新的LDPC码环统计算法,使用和积算法处理消息传播的过程,可有效地统计Tanner图中长度为g,g＋2,…,2g-2的环的数量,其中g为围长。与现有方法相比,本算法复杂度较低,特别适合于围长较长的LDPC码。     

800Mbps准循环LDPC码编码器的FPGA实现

本文提出了一种准循环低密度奇偶校验码的低复杂度高速编码器结构.通过利用循环矩阵的结构特性,增加少量的硬件开销就可以提高编码器的并行度,得到一种基于并行SRAA结构的编码算法,提高了编码器的吞吐量.这种编码方法的主要优点是复杂度较低,且编码延时小.在Xilinx Virtex 4 FPGA上实现了(8176,7154)有限几何LDPC码的编码器,吞吐量达到800Mbps.     

800Mbps准循环LDPC码译码器的FPGA实现

本文提出了一种适用于准循环低密度校验码的低复杂度的高并行度译码器架构。通常准循环低密度校验码不适于设计有效的高并行度高吞吐量译码器。我们通过利用准循环低密度校验码的奇偶校验矩阵的结构特点,将其转化为块准循环结构,从而能够并行化处理译码算法的行与列操作。使用这个架构,我们在Xilinx Virtex-5 LX330 FPGA上实现了(8176,7154)有限几何LDPC码的译码器,在15次迭代的条件下其译码吞吐量达到800Mbps。      

CMMB系统中LDPC码的 准循环译码结构研究

本文介绍了中国移动多媒体广播(CMMB)系统中低密度奇偶校验(LDPC)码校验矩阵的结构特征,并对其进行了准循环化.通过对其译码算法——归一化最小和算法的定点仿真,综合考虑性能和硬件实现的资源消耗,确定量化比特数为6.最后在FPGA芯片上实现了CMMB-LDPC码的部分并行结构译码,译码速度满足CMMB系统要求.     

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.     

准循环LDPC码的部分并行译码算法

IEEE802.16e标准定义的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码。针对LDPC码校验矩阵的稀疏准循环特性,对基于部分并行结构的归一化最小和(NMS)译码算法进行了研究,给出了译码信息量化和信息交换的方法。通过数值仿真验证了译码算法在高斯信道中的译码性能,并利用现场可编程门阵列(FPGA)对该译码算法进行了实现。     

基于循环群的准循环LDPC码构造

随机LDPC码的编码相当复杂,相对随机LDPC码而言准循环LDPC码具有编码复杂度低的特点,它可以用移位寄存器来实现线性复杂度的编码器.LDPC码通常采用Tanner图上的和积算法进行迭代译码.对于无圈的Tanner图,即girth为无穷大的Tanner图,和积译码是一种最优译码算法.本文提出了一种基于行列约束的LDPC码代数构造方法,这种构造方法可以构造出一类二元的准循环LDPC码,它的girth不小于6.仿真结果表明,构造出来的LDPC码在AWGN信道下采用和积迭代译码就误块率与误码率等方面的性能可与标准码相当.     

准循环LDPC码在大气激光通信中的应用研究北大核心

针对部分QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验)码存在秩亏的问题,研究了一种满秩QC-LDPC码的构造方法,这种方法在降低编码复杂度的同时,还减少了短环数量。针对BP(置信传播)译码算法复杂度高的问题,提出了一种改进的BP译码算法,选择变量节点对数似然比值判决门限T=5.3和校验节点选择的边数q=3,在不同强度弱湍流条件下还能在一定程度上改善译码性能。研究表明,文章提出的LDPC码构造方法和译码算法在大气激光通信中具有一定的应用前景。     

一种QC LDPC码围长优化算法

提出一种算法,在构造QC LDPC码的移位因子的过程中,选择令平均围长最大的移位因子,从而改善迭代译码的性能。仿真结果表明,利用该算法构造的QC LDPC码具有良好的瀑布区和错误平层区性能。     

利用遗传算法构造QC-LDPC码

考虑到围长(girth)对低密度奇偶校验(LDPC)码的影响,提出了一种利用遗传算法构造大girth的准循环LDPC( QC-LDPC)码的新方法。该方法借助于计算机搜索,多次运用遗传算法,分步提高girth,在得到大girth 的同时,构造出具有准循环结构的LDPC码。分析发现,该构造方法的复杂度与码长成线性关系。仿真结果表明：在误码率( BER)为10-6时,新方法构造的QC-LDPC码比基于欧式几何构造方法、Gallager和Mackay构造法分别获得约0.15 dB、0.5 dB和0.2 dB的净编码增益( NCG),且因具有准循环结构更易于存储和硬件实现。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

光通信系统中基于BIBD对QC-LDPC码的研究

基于平衡不完全区组设计(BIBD),深入分析与研究了准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的一种新颖构造方法,并通过该构造方法构造了3种同码率不同码长的QC-LDPC码,通过对这3种QC-LDPC码的仿真分析表明,同码率下,码长越长性能越好。同时在BER=10-6时码率均为93.7%的情况下,所构造的BIBD-QC-LDPC(5392,5056)码的净编码增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码和ITU-T G.975.1中的LDPC(32640,30592)码分别提高了约2.13dB和1.41dB。因而其纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。该新颖构造方法简单灵活且编译码更容易实现。     

Joint design of QC-LDPC codes for coded cooperation system with joint iterative decoding

In this paper, we investigate joint design of quasi-cyclic low-density-parity-check (QC-LDPC) codes for coded cooperation system with joint iterative decoding in the destination. First, QC-LDPC codes based on the base matrix and exponent matrix are introduced, and then we describe two types of girth-4 cycles in QC-LDPC codes employed by the source and relay. In the equivalent parity-check matrix corresponding to the jointly designed QC-LDPC codes employed by the source and relay, all girth-4 cycles including both type I and type II are cancelled. Theoretical analysis and numerical simulations show that the jointly designed QC-LDPC coded cooperation well combines cooperation gain and channel coding gain, and outperforms the coded non-cooperation under the same conditions. Furthermore, the bit error rate performance of the coded cooperation employing jointly designed QC-LDPC codes is better than those of random LDPC codes and separately designed QC-LDPC codes over AWGN channels.     

光通信中基于BIBD与循环矩阵分解的QC-LDPC码新颖构造方法

为了满足光通信系统中对纠错码高码率、低误码率(EBR)的要求,基于平衡不完全区组设计(BIBD)和循环矩阵分解,提出一种构造简单的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,并构造了适用于光通信系统的规则BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码。仿真结果表明,在BER=10-6时其码率均为93.7%的情况下,所构造的BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码的净编码增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码改善了约2.2dB,并且比只基于BIBD所构造的同码率同码长的规则BIBD-QC-LDPC(6736,6315)和基于伽罗华域(GF)乘群所构造的同码率的非规则QC-LDPC(3843,3603)码都分别改善了约0.2dB。因而,运用本文方法构造的QC-LDPC码型的纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。并且,本文方法还具有BIBD构造方法的优点,可灵活地调整码率码长。     

一种基于修饰技术的改进QC-LDPC码构造方法

基于修饰技术提出了一种改进的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法.该方法构造的QC-LDPC码具有较低的编码复杂度,其校验矩阵围长至少为6,避免了四环的出现,具有良好的围长特性.仿真分析表明:通过该构造方法构造的码率为93.7％的QC-LDPC(3969,3717)码在降低其编码复杂度的情况下,拥有与其对应的未应用修饰技术的QC-LDPC(3969,3719)码相媲美的纠错性能;并且在相同条件下,QC-LDPC(3969,3717)码的纠错性能要好于利用随机构造方法构造的PEG-LDPC (3969,3720)码,以及ITU-T G.975中已广泛用于光通信系统中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码,更适合于光通信系统.