LDPC-CRC-极化码级联码及其比特翻转译码算法

级联的LDPC-极化码被用于提升有限长度下极化码的译码性能,尽管在置信传播译码器下获得很大的性能提升,仍与最先进的CA-SCL译码器有着明显的性能差距.针对该问题,提出一个改进的LDPC-极化码级联码比特翻转译码算法,在传统的联合因子图置信传播译码算法译码失败后,通过每次对一个易错的信息比特进行比特翻转,在给定的翻转次...     

基于关键翻转集合的极化码Fast-SSC-Flip译码算法

为了降低极化码快速简化串行抵消翻转(Fast-SSC-Flip)译码算法的候选翻转比特集合大小,减小搜索复杂度,该文提出一种基于关键翻转集合的极化码Fast-SSC-Flip译码算法。基于快速简化串行抵消(Fast-SSC)译码过程中首位译码错误信息比特有极大的概率落于关键集合(CS)中,以及Fast-SSC-Flip译码算法的候选比特均为码字比特,所提算法利用极化码的生成矩阵得到与CS中信息比特相应的码字比特,并用这些码字比特构建关键翻转集合(CFS)作为候选翻转比特集合。实验结果表明,在使用相同候选比特可靠性度量准则的前提下,在码长$N = 1\;024$及码率$R = 0.5$时,该文所提基于关键翻转集合的Fast-SSC-Flip译码算法相较于传统Fast-SSC-Flip算法在不损失译码性能的情况下,候选翻转集合大小显著降低;相较于新的快速简化串行抵消翻转(N-Fast-SSC-Flip)算法有相近的译码性能,但候选翻转集合至少缩小了77.93%。     

LDPC码的改进迭代比特翻转译码算法

为提高低密度奇偶校验(LDPC)码的低复杂度硬判决译码算法的性能,提出了一种改进的比特翻转(BF)译码算法,在迭代时利用一个交替的门限模式对多个比特进行翻转,降低了每次迭代时比特被错误翻转的概率,从而有效提高了译码性能.仿真结果表明,与BF算法相比,该算法在保持低复杂度的基础上获得了更好的译码性能和更快的收敛速度.     

极化码的多比特译码算法研究

针对极化码的连续消除列表（successive cancellation list,SCL）译码算法的高时延问题,提出了基于对数似然比的多比特SCL（multi-bit SCL,MSCL）译码算法,可以在一个判决时刻同时译出多个码字比特,在不损失译码性能的前提下,将译码时延由3N-2个时钟降为4N/M-2个时钟,相比于现有的多比特SCL译码算法,MSCL译码算法具有更低的路径度量值计算复杂度。为了降低循环冗余校验（cyclical redundancy check, CRC）辅助的SCL（CRC aided SCL,CA-SCL）译码算法的译码时延以及存储空间,提出了分段CRC辅助的MSCL（segmented CRC-aided MSCL,SCA-MSCL）译码算法,并提出了分段信息码字长度修正算法,来保证在信息位索引集A不变的前提下,实现每一分段结尾处对应的信息位索引能够被M整除。SCA-MSCL算法可以借助多个CRC判决来尽可能早地输出译码码字,从而减少译码器的存储空间以及译码时延。     

一种低迭代次数的极化码置信传播译码算法

针对置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法在迭代次数较多时吞吐量和译码时延性能提升受限的问题,提出了一种低迭代次数的极化码BP译码算法,通过采用比特翻转和子信道冻结的方式,降低译码过程中的迭代次数.仿真结果表明,相对于传统极化码BP译码算法(设置最大迭代次数为40次),所提算法在信噪比为3 dB...     

一种基于错误集的极化码改进SCL译码算法

针对极化码在中短码长时纠错性能的不足,提出了一种基于错误集的极化码改进串行抵消列表(Successive Cancellation List of Polar Codes Based on Error Set,ES-SCL)译码算法。该算法首先根据极化码的信道特性构造错误集,在极化码编码时根据错误集中的元素设置奇偶校验(Parity Check,PC)位,其余位置则放置信息比特和冻结比特,译码器在译码PC位时,每条路径通过校验函数得到PC位的比特估计,不执行路径分裂和剪枝,其余位置则执行SCL译码。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,当码长为512,码率为0.5,误块率为10-5,最大译码列表数为8时,相较于PC-PSCL译码算法以及CA-SCL译码算法,所提出的ES-SCL译码算法获得了约0.18和0.15dB的增益;当码长为256,码率为0.5,误码率为10-5,最大译码列表数为8时,相较于CA-SCL,PC-PSCL译码算法,获得了约0.3和0.35dB的增益;此外,采用部分比特分裂译码的ES-SCL译码算法可以在误块率与PC-PSCL译码算法几乎相同的情况下,减少约50%的排序次数,具有更低的译码复杂度。     

基于循环检测的LDPC比特翻转译码算法研究

提出一种基于循环检测的低密度奇偶校验码的比特翻转(BF)译码算法,采用对译码翻转比特的循环检测和对接受符号可靠性信息的软判决,使译码性能大大改善.理论分析表明,该译码运算复杂度低,仿真结果表明,改进的算法优于加权比特翻转译码LP-WBF算法约0.3 dB,误码性能改善明显.     

一种改进的LDPC码多比特翻转译码算法

低密度奇偶校验码（LDPC）的比特翻转译码算法（BF）复杂度低,实用性强。在研究了简单比特翻转法（BF）、加权比特翻转法（WBF）和可靠性比率加权比特翻转法（RRWBF）后,提出一种综合考虑符号绝对值和可靠性比率的BF译码算法。该算法每次可迭代翻转多个比特,仿真结果表明,与RRWBF算法相比,改进算法在信噪比为5dB时,误码率由10^-3数量级提高到10^-4。     

一种基于比特翻转的极化码FSCLF译码算法

针对串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCLF)译码算法存在译码性能与复杂度不能同时兼顾的问题,提出了一种快速串行抵消列表翻转(Fast Successive Cancellation List Flip,FSCLF)译码算法.该算法通过加入四种特殊结点的识别来加快译码速率,同时构建了临界集(Critical Set,CS),不再依据先前译码错误而引起的错误传播,而是通过两种特殊结点即信息比特R1结点和单奇偶校验(Single-Parity-Check,SPC)结点分别对对数似然比(Log-Likelihood Ratio,LLR)值进行计算来判决并确定翻转位置,当奇偶校验位不满足时只需翻转与最不可靠输入LLR值相对应的信息比特,这样减少了翻转次数,从而降低了算法复杂度.仿真结果表明:在误块率为10-5时,所提出的FSCLF译码算法比原SCLF译码算法的信噪比改善了0.09 dB,为中短码长情况提供了参考算法.     

一种基于新度量准则的极化码SCLF译码算法

为了解决串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法在中短码长情况下译码性能不佳的问题,在SC译码算法的基础上增加路径列表和比特翻转方法得到一种改进的串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCLF)译码算法.该算法利用比特翻转构建最不可靠的信息位集合,称为翻转集合(Flipping Set,FS),同时提出一种新的度量法则来缩小FS的范围、提高FS的准确率.仿真结果表明,随着信噪比的增大,所提出的SCLF译码算法误块率(Block Error Rate,BLER)有较大提升,当BLER为10-3时,SCLF(码长N=256,列表大小L=8)译码算法的增益比SC(N=256)译码算法提升了 0.55 dB;当BLER为10-4时,SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=8)译码算法提升了 0.22 dB;当BLER为10-5时,SCLF(N=256,L=16)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=16)译码算法提升了 0.17 dB.     

一种基于改进线性规划的LDPC码混合译码算法

与基于消息迭代的置信传播译码相比,线性规划(linear programming,LP)译码分析有限长LDPC码性能更为有效。然而,传统LP译码算法运算量非常大,不利于系统实现。本文结合LDPC码校验矩阵的特点,去掉传统LP译码中不必要的约束,得到一种低复杂度LP内点译码算法。为了降低译码延时,将LP内点译码算法与置信传播译码算法结合,提出LDPC码混合译码算法。仿真结果表明,混合译码算法的误码性能优于传统LP译码和BP译码算法,而译码延时低于传统LP译码。     

LDPC码的一种高效加权比特翻转译码算法

针对低密度奇偶校验(LDPC)码中加权比特翻转(WBF)译码算法在迭代过程中绝大多数情况都是进行单比特翻转,导致译码效率低并且可能会发生比特翻转"死循环"的现象,提出一种更为高效的加权比特翻转(EWBF)算法.该算法对翻转阈值进行了改进,使得每次迭代能够翻转多个比特,提高译码效率,并且能够避免译码过程出现的翻转"死循环"现象.仿真结果表明,所提译码算法与WBF算法、改进的WBF(MWBF)算法和IMWBF(Improved MWBF)算法相比,平均迭代次数分别降低51.6%~56.2%、49.6%~54.2%和48.1%~51.3%;而在译码性能方面,算法性能接近甚至优于IMWBF算法,当最大迭代次数设定为30次时,相比于IMWBF算法,在误码率为10-4时可获得0.92 dB的增益.     

用于 LDPC 码快速译码的改进多比特翻转算法简

为了提高RRWBF算法的译码速度,提出一种多比特翻转机制来加快RRWBF算法的收敛速度。但是,使用该多比特翻转机制的RRWBF算法时,译码过程中出现与单比特翻转类似的循环翻转现象,影响其译码性能。为此,进一步提出一种循环翻转消除机制来破坏多比特翻转译码过程中产生的循环翻转,进而提高其译码性能。仿真结果显示,与单比特翻转算法相比,提出的基于循环翻转消除的多比特RRWBF算法以较小的译码性能损失换来译码速度的较大提升。     

系统RA码的基于WBF策略的改进BP译码算法

 针对重复累积(RA)码译码算法(BP算法和最小和算法)复杂度高或纠错性能下降的问题,将加权位翻转WBF的思想用于改进BP算法,提出了基于WBF策略的改进BP译码算法. 在每次迭代译码中若未能译出合法码字,则按一定规则进行位翻转操作,以期获得合法码字. 仿真结果表明,本算法能有效降低系统RA码的运算复杂度,且能保持优异的译码性能.     

逼近最小和译码性能的并行多比特翻转译码算法研究

相比于最小和译码算法,LDPC码的另外一种译码算法——比特翻转译码算法实现更简单,但其性能有较大恶化。最近提出的有噪梯度下降比特翻转译码（NGDBF）算法性能相比简单的比特翻转算法性能有明显提高,但该算法一次翻转一个比特限制了其应用。结合并行加权比特翻转译码（PWBF）中翻转标记的思想,本文提出了一种NGDBF译码的改进算法——并行NGDBF译码及其自适应形式,克服了PWBF译码对行重/列重较小的LDPC码性能不佳的缺陷。仿真表明:并行NGDBF译码的性能优于相应的NGDBF译码,其自适应形式不仅性能逼近最小和译码,而且实现简单。      

基于平均幅度的LDPC码加权比特翻转译码算法

针对LDPC码的加权比特翻转(WBF)和改进型加权比特翻转(MWBF)算法,该文提出一种改进型算法。该方法以信息节点的平均幅度作为校验方程的可靠度信息,可以提高比特翻转效率。仿真结果表明,在AWGN信道下,误比特率为10-5时,相比于WBF和MWBF算法,该文提出的算法可分别获得约1.65 dB和1.36 dB的增益。同时,平均迭代次数分别降低18.20%~39.91%和17.54%~34.78%。     

系统极化码的置信传播译码性能分析

置信传播( BP)算法可以为系统极化码提供软信息作为判决依据,也可以为系统极化码在级联迭代译码中提供交换软信息。在详细描述基于信道极化结构的置信传播算法基础上,比较了系统极化码在软信息判决方法和极化编码判决方法下错误率性能的差异。仿真结果表明,软信息判决方法可以提高系统极化码的误比特率,在高信噪比下误帧率方面也略有提高。     

基于变量节点更新的LDPC码加权比特翻转译码算法

该文提出一种改进的低密度奇偶校验(Low Density Parity-Check, LDPC)码的加权比特翻转译码算法。该算法引入了变量节点的更新规则,对翻转函数的计算更加精确,同时能够有效弱化环路振荡引起的误码。仿真结果表明,与已有的基于幅度和的加权比特翻转译码算法(SMWBF)相比,在加性高斯白噪声信道下,该文算法在复杂度增加很小的情况下获得了误码率性能的有效提升。     

基于可靠度的LDPC码梯度下降比特翻转译码算法

仿真结果表明,对于列重和行重较小的低密度奇偶校验(Low Density Parity-check,LDPC)码而言,梯度下降比特翻转(Gradient Descent Bit-flipping,GDBF)译码算法展现出巨大的性能优势,但其对于基于有限域几何构造的列重和行重较大的LDPC码则性能损失严重.该文首先分析指出,对于大列重LDPC码而言,翻转函数中的“互相关项”和“双极性校验子求和项”之间的“不匹配”是造成性能损失的主要原因.其次,引入一种可靠性度量对双极性校验子进行加权,上述“不匹配”现象得到有效削弱,从而改善GDBF算法对大列重LDPC码的译码性能.仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,相比于传统的GDBF算法,新提出的算法在误比特率为10-5时可获得0.8 dB的增益.