基于存储机制的LT码编译码方法

提出一种基于存储(memory based, MB)机制的Luby变换码的编译码方法,来实现信息在二进制删除信道(binary erasure channel, BEC)中的可靠传输。首先,发送端的编码器采用泊松鲁棒孤子分布(Poisson robust soliton distribution, PRSD)产生普通编码包,同时产生携带存储信息的“存储包”。然后,源源不断在BEC中发送编码包和“存储包”给接收端。接收端的译码器根据接收到的“存储包”的数量不同,采取不同方式对输入包进行译码。如果“存储包”全部被接收,则所有输入包都能通过“存储包”中的存储信息直接获得;如果部分“存储包”丢失,则结合“存储包”和置信传播(beliefpropagation, BP)算法进行译码;如果所有“存储包”丢失,则仅采用BP算法进行译码。仿真结果表明,相比LT码的传统编译码方法,采用PRSD MB方法可以大大降低误比特率,提高编译码效率。     

基于叠加度的有限长系统LT码编码方案

提出了一种基于叠加度的系统卢比变换(Luby transform, LT)码编码方案。与需要预编码的系统Raptor码或交织编码的准系统掺杂LT码方案不同,由掺杂度分量与弱鲁棒孤波分布进行叠加的叠加度分布,使得系统LT码的中间节点能以LT编码方式构造输出节点。理论分析了优化掺杂度分量叠加比例的系统LT码具有译码渐近性能,对给定码长k和冗余开销ε的编译码复杂度为O(k·ln(1/ε))。仿真验证了优化后的有限长系统LT码克服了系统Raptor码在信道删除概率大于0.01即出现误码平台的问题,在译码失败概率10e-4时相对于准系统掺杂LT码的所需译码冗余开销可降低12%~20%。     

基于输出可译集的LT码联合度分布优化

喷泉码的编译码性能与其度分布息息相关,基于联合度分布的喷泉码编译码性能明显优于基于单一度分布的喷泉码编译码性能,但目前的联合度分布大多是简单的将两个度分布进行结合。输出可译集的取值波动可以表征喷泉码编译码的性能,本文基于输出可译集的特性设计了优化算法,用以求解泊松分布(poisson distribution, PD)和鲁棒孤子度分布(robust soliton distribution, RSD)结合的最优比例,得到新的度分布。仿真结果表明,相较于RSD,采用优化后的度分布的喷泉码性能有着显著提升。     

基于规则变量节点度LT码的协作传输

规则变量节点度Luby变换（Luby transform, LT）码能够改善传统LT码编码过程中随机选取邻居节点方式导致的差错平台现象。提出一种新的实现规则变量节点度LT的编码方法,利用数组的赋值和清空操作来实现信息符号度值规则化,降低了现有方法的编码复杂度,并利用对度分布的修正来改善解码瀑布区;将该编码方法应用到协作通信系统中,并分析了误符号率性能。实验结果表明,此方法能节省系统编解码时间,有效降低误符号率差错平台,减少成功解码所需的平均传输开销。     

基于算术编码的低冗余LT码及其在安全通信中的应用

为克服喷泉码需传输数据量大、信息透明的缺点,在LT传输(Luby transform,LT)码的生成矩阵中引入具有保密性的算术编码,提出一种低冗余LT(low redundancy LT, LRLT)码。LRLT码以生成矩阵的列为单位对邻居信息进行序列建模和无损压缩,能够在保持传统LT码结构的前提下,有效减少所需传输的数据量。此外,LRLT码的序列模型能够以密钥为依据进行交替变换,使得截获端无法正确恢复原始信息。仿真结果表明,与优化前的LT码相比,LRLT码信息传输的有效性显著提高,且具有抗截获能力,可应用于安全通信领域。     

脉冲信道下基于深度学习的BP译码方法

在脉冲信道下,针对置信传播(belief propagation, BP)算法对短码长的低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码译码性能差的问题,提出了一种基于深度学习的BP译码方法。首先,根据Tanner图构建两种深度神经网络模型,通过对Tanner图中边的权重重新赋值来提升译码性能。然后,简化信道对数似然比(log-likelihood ratio, LLR)的计算方法,通过模型训练优化近似计算参数,得到对参数γ鲁棒的译码模型。最后,构造鲁棒训练集,训练得到对参数α和γ鲁棒的译码模型。仿真结果表明,在高码率时,该方法相对于传统BP译码算法性能显著提升,且在近似计算信道LLR值时,译码性能在不同参数的脉冲信道下均具有鲁棒性。     

脉冲信道下基于深度学习的BP译码方法

在脉冲信道下,针对置信传播(belief propagation, BP)算法对短码长的低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码译码性能差的问题,提出了一种基于深度学习的BP译码方法。首先，根据Tanner图构建两种深度神经网络模型,通过对Tanner图中边的权重重新赋值来提升译码性能。然后，简化信道对数似然比(log-likelihood ratio, LLR)的计算方法,通过模型训练优化近似计算参数,得到对参数γ鲁棒的译码模型。最后，构造鲁棒训练集,训练得到对参数α和γ鲁棒的译码模型。仿真结果表明,在高码率时,该方法相对于传统BP译码算法性能显著提升,且在近似计算信道LLR值时,译码性能在不同参数的脉冲信道下均具有鲁棒性。     

无码率码在无线传感器网络中的应用研究

传统固定码率通信方案在大规模网络中存在时延和多反馈情况, 影响无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的传输性能。无码率码能够根据信道状态实时改变传输码率, 很好地解决这一问题。本文以多源多中继网络模型为基础, 设计了基于累积无码率(accumulate rateless, AR) 码的分布式协同传输机制, 并对传输的广播、转发、译码等阶段进行了阐述和分析。结合使用外信息转移(extrinsic information transfer, EXIT)图和凸优化工具对方案中的AR码度分布进行了联合优化求解。仿真结果和对比分析表明, 所提分布式AR码度优化方案, 在错误平层上明显优于分布式卢比转换码方案, 在译码性能上较现有Raptor方案和AR码单独度分布优化方案分别减小3.7%和1.3%的码率倒数。     

Delta算子系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制问题,即设计输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界。利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器存在的充分条件,并在此基础上,提出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器设计算法。数值算例表明设计方法的可行性。     

基于EXIT图分析的PCGC译码器最优设计

PCGC(Parallel Concatenated Gallager Code,并行级联Gallager码)是一种将LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码与并行级联编码相结合的信道编码。传统的PCGC译码器参数通过仿真获得,有可能导致不必要的译码迭代。通过分析PCGC码的边信息转移图,以获得PCGC码子译码器的最优参数。仿真结果表明,通过EXIT(Extrinsic Information Transfer,边信息转移)图分析获得的译码器最优参数设置可以在不影响误码率性能的基础上,有效地节省译码器运算量。     

Construction of time-frequency codes based on protograph LDPC codes in OFDM communication systems

This paper proposes a scheme to construct timefrequency codes based on protograph low density parity check (LDPC) codes in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems.This approach synthesizes two techniques:protograph LDPC codes and OFDM.One symbol of encoded information by protograph LDPC codes corresponds to one subcarrier,namely the length of encoded information equals to the number of subcarriers.The design of good protograph LDPC codes with short lengths is given,and the proposed protograph LDPC codes can be of fast encoding,which can reduce the encoding complexity and simplify encoder hardware implementation.The proposed approach provides a higher coding gain in the Rayleigh fading channel.The simulation results in the Rayleigh fading channel show that the bit error rate(BER) performance of the proposed time-frequency codes is as good as random LDPC-OFDM codes and is better than Tanner LDPC-OFDM codes under the condition of different fading coefficients.     

级联码中的高码率短码长SLT码设计

将SLT（system Luby transform）码,尤其是高码率短码长的SLT码与低密度校验（low density parity check, LDPC）码等信道纠错码级联,可以通过增加少量的译码开销来有效地提高译码增益。然而,基于传统的设计方法得到的编码包度数分布难以保证在这种情况下得到性能良好的码字。结合级联译码的场景,在传统的优化方法基础上,增加了对编码包度数分布的优化,同时改进了具体的构造方法,从而给出了一种高码率短码长的SLT码的设计方法。仿真结果显示,新方法设计的码字能够取得良好的性能。     

基于无码率码的独立窗不等差错保护方案

提出一种能够匹配多媒体业务特性的独立窗口LT码（independent window LT, IW-LT）不等差错保护方案,采用无码率LT码对不同重要等级的数据分别进行独立选窗和编码。通过与或树分析法推导了IW LT码的渐近译码性能,并结合多目标进化算法联合优化编码度分布和选窗概率,以精确匹配预设的不等保护增益及译码开销,增加了不等差错保护方案的灵活性。仿真证明,IW LT码与现有的无码率码不等差错保护方案相比,能在精确匹配不等差错性能参数的前提下,获得更低的译码差错概率。     

Construction of protograph LDPC codes with circular generator matrices

The application of protograph low density parity check(LDPC) codes involves the encoding complexity problem.Since the generator matrices are dense,and if the positions of "1" s are irregularity,the encoder needs to store every "1" of the generator matrices by using huge chip area.In order to solve this problem,we need to design the protograph LDPC codes with circular generator matrices.A theorem concerning the circulating property of generator matrices of nonsingular protograph LDPC codes is proposed.The circulating property of generator matrix of nonsingular protograph LDPC codes can be obtained from the corresponding quasi-cyclic parity check matrix.This paper gives a scheme of constructing protograph LDPC codes with circulating generator matrices,and it reveals that the fast encoding algorithm of protograph LDPC codes has lower encoding complexity under the condition of the proposed theorem.Simulation results in additive white Gaussian noise(AWGN) channels show that the bit error rate(BER) performance of the designed codes based on the proposed theorem is much better than that of GB20600 LDPC codes and Tanner LDPC codes.     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。