基于EXIT图的PCGC码子码校验矩阵研究及仿真分析

传统的PCGC(Parallel Concatenated Gallager Code,并行级联Gallager码)在设计子码时主要依据子码的MCW(Mean Column Weight,平均列重)参数,没有考虑信息节点的度分布的影响。利用基于互信息的EXIT(Extrinsic Information Transfer,边信息转移)图工具,通过计算机仿真,分析获得子码输出增益曲线,并通过构造迭代轨迹来对比分析校验矩阵信息节点度分布对译码性能的影响。仿真结果表明,传统的LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码校验矩阵设计的设计准则在PCGC子码设计中并不适用。     

广义交叉乘积累加码

为设计具有线性编、译码复杂度及逼近香农限性能的信道编码结构,在并行级联的单奇偶校验码之间引入交叉结构以构成外码,以累加器为内码,提出了一种新的串行级联编码--广义交叉乘积累加码。以外信息转移图为工具对广义交叉乘积累加码进行设计,并给出一个广义交叉乘积累加码的设计示例。分析及仿真结果表明,该示例具有线性编、译码复杂度,其收敛门限距香农限仅有约0.32 dB的距离。     

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。     

多址访问中继信道下多边LDPC码

为逼近解码前传半双工多址访问中继信道容量,提出一种多边低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码校验点联合编码（parity jointly coded multi-edge type LDPC codes, PJCMET-LDPC）结构及其度分布优化方法。该结构视中继校验比特为PJCME-TLDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息联合译码获得所有信源信息。为了分析该编码算法的渐进性能,推导了基于消息错误概率的多边外信息转移图噪声门限分析方法。在此基础上,提出PJCMET LDPC码度分布优化方法。实验仿真表明,与SCC LDPC码和NCC -LDPC码相比,PJCMET-LDPC码可以获得更大的编码增益。     

改进的分层修正最小和LDPC译码算法及译码器设计

提出了一种改进的分层修正最小和的LDPC译码算法,该算法充分考虑到了译码器硬件结构的特性,使用了部分信息节点提前中止迭代的方法,降低了译码器处理数据的位宽。同时,在这种算法的基础上,设计出了结构简单的译码器,该译码器在资源使用非常少的情况下可以获得较高的译码吞吐量,同时保持译码器译码性能和相应的浮点算法很接近。另外通过合理地设计LDPC码校验矩阵(H矩阵)和译码器数据处理单元,使得译码器可以支持多种码长码率LDPC码译码。这样结构特点的译码器,在低功耗以及需要多种码长码率的编码进行数据传输的领域有着非常高的应用价值。     

一种新的LDPC译码器设计

时LDPC编译码技术进行了介绍,指出LDPC译码算法可以用高度并行的结构实现,可以达到很高的译码吞吐量.提出了分层修正最小和译码算法并对该算法进行了定点仿真,仿真结果表明,该算法性能优良并且能降低迭代次数以提高吞吐量,该算法在最好情况下可以节省一半的迭代次数.设计了一种新的LDPC译码器并完成了FPGA硬件实现,这种译码器能够实现LDPC码高速译码,实现了100 Mbps的译码吞吐量.该译码器能够支持多种通信标准的LDPC码译码,从而节省系统总体成本.     

基于准循环LDPC码译码软信息的码辅助帧同步算法

确保较低信噪比条件下的系统帧同步,是LDPC码在系统应用中的关键问题。基于最大似然的准则,提出了一种适合准循环LDPC编码系统的码辅助盲帧同步算法。该算法通过计算不同帧偏移处的信道输出软信息向量满足LDPC码校验矩阵中所有校验方程的概率与违背所有方程的概率的对数似然比值,再根据最大似然值对应的信息向量确定最终的帧同步边界。新算法可借助译码器的部分资源来实现帧同步搜索,提高了译码器的利用率,降低了实现复杂度;无需一次完整的迭代译码过程,减少了同步捕获的时间。仿真结果表明,相比已有的码辅助盲帧同步算法,新算法具有较好的帧同步性能;借助新同步算法仿真获得的系统误比特率和帧错误率接近已有的码辅助帧同步算法的译码性能。     

基于嵌入式码流UEP的有噪信道图像传输方法

针对基于嵌入式码流不等差错保护(unequal error protection, UEP)的有噪信道图像传输,提出了一种码率分配方案(rate allocation scheme, RAS)边信息编码传输方法,分析了其实际可达最优传输性能。首先,给出了考虑RAS边信息传输的信源建模、系统性能评价和最优RAS求解方法。然后,进一步证明了最优RAS具有码率分段的形式,提出了一种有效的基于游程长度编码的压缩编码方法。最后,采用所提出的边信息编码传输方法,分析了不同传输策略下的图像传输方法实际可达最优性能,可得到相应的系统设计准则。     

基于迭代译码有效性的交织器设计方法

分析了交织器设计对Turbo码性能的影响,提出了一种基于减小外赋信息和译码器输入之间相关性的交织器设计方法,以获得合适的交织器矢量。减小了外赋信息和各个位之间的相关性,提高了迭代译码的有效性。计算机仿真结果表明:基于减小外赋信息和译码器输入之间相关性设计的交织器性能大大优于随机交织器,且略优于S-random交织器。同时,与S-random交织器相比,本文提出的实现算法计算复杂度相对较低,从而提高了算法的有效性。     

基于Raptor码的级联型不等错误保护方法

针对在各种恶劣的信道中对码流中相对重要数据提供更强保护的问题,提出了基于Raptor码的级联型不等错误保护(unequal error protection, UEP)方法。通过在预编码阶段和无率码阶段都采用UEP设计的级联方法来提高UEP性能,增加了设计的灵活性;分析了其在二进制删除信道（binary erasure channel, BEC）中采用最大似然概率(maximum likelihood, ML)译码时UEP性能的理论上下界;最后分别对其在BEC和加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道中的UEP性能进行了仿真实验。理论分析和仿真实验结果显示,与在预编码阶段或无率码阶段单独采用UEP设计的方法相比,该级联型方法在基本不损失普通数据性能的情况下能为重要数据提供更强的保护,具有较好的UEP性能     

基于BICM-ID的多址接入协同中继系统的性能研究

为了提高联合网络编码调制在多址接入中继系统的上行链路衰落信道下的性能,提出了在中继节点处使用卷积码与16进制正交幅度调制改进集分割映射星座映射方式相匹配的联合编码调制方式,并在基站处设计了相应的迭代译码解调方案。通过衰落信道下系统误比特率的性能渐近限和外信息转移图的分析,证明了在衰落信道下,改进集分割映射在卷积码迭代译码方案下优于传统格雷映射方式。软件仿真结果也证明了在瑞利衰落信道下,改进集分割映射相对于传统格雷映射方法在误码率为10^-5时获得了4 dB的显著性能增益。     

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。     

高效的联合卷积DQPSK编码调制方法

在数字通信中，90°或者180°的相位模糊是影响正交相位偏移键控（quadrature phase shift keying， QPSK）相干接收机性能的重要因素。差分正交相位偏移键控（differential QPSK， DQPSK）可以克服相位模糊,但是会导致约2.3 dB的性能损失。为了消除DQPSK的性能损失，提出一种低复杂度的基于迭代译码的联合卷积DQPSK编码调制方法，并且基于外信息转移图，提出了一种在DQPSK调制下优化卷积码生成多项式的算法。仿真结果表明，所提差分编码方案不仅可以克服相位模糊，而且通过迭代译码完全补偿了差分编码所导致的差分代价损失，甚至获得了3.5 dB的性能增益。优化后的卷积码与IEEE 802.11n协议中给定的卷积码相比，获得了大约0.3 dB的信噪比增益，和第3代合作伙伴计划（3rd generation partnership project， 3GPP）长期演进（long term evolution， LTE）协议中的Turbo码相比，有大约1.1 dB的性能增益。     

二次率失真优化截取的感兴趣区域编码

提出了一种基于优化截取內嵌码块编码(EBCOT)压缩技术感兴趣区域的编码,根据给定的感兴趣区域的最小峰值信噪比要求,利用率失真优化原理自动组织码流。与一般感兴趣区域编码方法不同的是该方法不对小波域的系数进行提升。解码器不需要知道该图像是否存在感兴趣区域或者具体位置,只要进行正常的解码即可。同样重要的是该算法保留了EBCOT的固有特性。实验结果表明,该算法能够获得很好的总体质量。     

Performance and EXIT analysis of parallel concatenated space time trellis codes

Space time trellis coding (STTC) techniques have been proposed to achieve both diversity and coding gains in multiple input multiple output (MIMO) fading channels. But with more transmit antennas STTCs suffer from the design difficulty and complexity increasing. This paper proposes a scheme, named parallel concatenated space time trellis codes (PC-STTC), to achieve the tradeoff between the performances and complexity of STTCs for a large number of transmit antennas. Simulation results and complexity comparison are provided to demonstrate the performance and superiority of the proposed scheme over conventional schemes in fast fading channels in low signal-to-noise ratio (SNR) regions. And an EXIT (extrinsic information transform) chart is given to analyze the iterative convergence of the proposed scheme. It shows that PC-STTC has better iterative convergence in low SNR regions.