面向深空通信的中继协作喷泉码设计

针对未来深空超远距离通信无法建立有效的点对点链路及大路径损耗、大传播延时等难题,提出了一种基于中继协作网络模型下的喷泉编码转发方案。与现有的空间传输协议相比,喷泉码能够以较低的编译码复杂度为下行数据分组提供前向纠删保护,降低确认重传的次数,有效减少传输时延。在地球〖CD*2〗火星通信场景下,对中继编码协作转发方案的复杂度和能量开销进行了性能评估,并在理论上分析了中继卫星的位置对系统性能的影响。仿真结果表明,中继喷泉编码协作转发方案可有效节约深空环境下通信系统的能量开销。     

GF(22)域上的LDPC码在深空通信中的应用研究

提出了一种近似等效信道模型,实现了GF(22)域上的LDPC码在深空通信系统中的嵌入设计。仿真结果表明:当数据帧长为1784bits,biterrorrate(ber)为2×10-6,采用FFT-BP译码算法,50次迭代时,GF(22)域上的LDPC码相比RS码与卷积码级联码具有4.8dB的编码增益;如果采用MAX-LOG-BP简化译码算法,10次迭代时,前者仍然能获得约3.8dB的增益,且复杂度可以接受。     

基于LDPC码的WCDMA下行链路性能仿真

LDPC码是一类靠近Shannon限的高效信道编码，在AWGN信道下具有非常优越的性能。在讨论了LDPC码的基本原理之后，构建了基于LDPC码的WCDMA下行链路，改进了LDPC码的译码过程。仿真结果表明，在高速传输速率下（384kbit／s），不规则LDPC码具有优于Turbo码的性能，这对于LDPC码应用到复杂无线通信系统中具有重要意义。     

深空通信中Turbo编译码设计与性能仿真

深空通信信号传输距离遥远,能量衰减大,接收信号微弱,必须采用高增益的信道编码技术来提高接收能力.针对深空微弱信号处理的实际要求,介绍了Turbo码的编译码原理,详细分析了各编码参量和译码算法对性能的影响,将先进的二次置换多项式(QPP)交织器和线性拟合Log-Map译码算法结合,提出了一种新的深空编码实现方案,降低了交织器对存储的要求和译码算法的复杂性,减少了计算量,节省了存储空间.通过参量优化设计,提高了纠错性能.仿真实验结果表明:设计能够满足微弱信号低信噪比要求,而且易于物理实现.     

一种频域RS-LT级联码在短波通信中的应用研究

针对短波通信中同时存在误码和丢包的特点,提出了一种频域RS码与数字喷泉码串行级联的纠错纠删编码算法,并在FPGA芯片及短波电台终端上予以实现。频域RS码作为外码,LT码作为内码,使RS码和LT码互相促进,同时实现纠删和纠错,这是单独采用两种编码方法都无法达到的。仿真表明RS-LT级联编码可提高LT码译码成功概率。同时短波信道实测结果表明,编码模块的应用可有效提高短波电台正确接收概率。     

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.     

RaptorQ喷泉码编译码算法分析及优化

RaptorQ喷泉码是喷泉码的最新研究成果,理论分析和仿真验证表明,RaptorQ喷泉码是性能最好的喷泉码,同时也是编译码复杂度最高的喷泉码。针对RaptorQ喷泉码编译码复杂度高这一问题,以国际标准RFC6330所设计的RaptorQ码编译码流程为基础,提出一种RaptorQ编译码算法的优化版本。新的编译码流程通过固定生成矩阵的方式提前计算好生成矩阵并存储,方便随时调用;通过提前列变换的方式规避多次寻找标准行和高斯消去操作,以及通过去稀疏化的方式,减少编译码过程中的矩阵乘法和异或运算。仿真比较优化前后的编译码算法,结果表明,优化后的RaptorQ码编译码流程能够在保证传输性能不变的同时,减少RaptorQ喷泉码编译码基本运算次数、缩短RaptorQ喷泉码编译码的时间,降低了编译码的计算复杂度,并保持了传输性能。     

一种增加纵向校验的LDPC码方法及其性能研究

基于LDPC码在译码和差错平底区域的一些特殊性质,提出了一种为GF(2)域上的LDPC码已编码码字增加纵向校验码字的方法。在阐述此方法的基础上,给出了此算法的电路结构,并着重从理论分析了其性能。最后通过仿真,表明随着LDPC码译码错误率的减小而其整体译码错误率成指数形式减小,由此,能有效降低原LDPC码的错误平底。     

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。     

LDPC码的高效译码算法研究

对于LDPC码的译码算法即和积算法,目前的简化算法多在对数域中进行。提出了一种新的基于差分的译码算法,其主要思想是：在LDPC码的二部图上所传递的消息是概率的差分值,而对于校验节点和消息节点的更新都是在特定的加法域中进行。针对校验节点的更新,还可以选择若干个绝对值最小的差分值进行运算,以进一步降低复杂度。与传统的基于对数似然比的译码方法相比,该算法的计算复杂度有很大降低,而译码性能和收敛速度没有明显损失。     

LDPC码最小和译码算法的整数量化

低密度奇偶校验码(low density parity check codes, LDPC)以其接近香农极限的性能和相对简单的译码结构得到信道编码界的广泛关注。对LDPC码的最小和算法进行了深入地研究,通过多种方法量化译码时的初始消息,最终使得每次迭代的校验消息与变量消息都变为整数,实现了基于整数运算的最小和译码算法,并进行了对比分析。仿真表明,量化后的最小和算法中的所有变量都用固定长度的整数表示,因而便于硬件实现,在其译码性能比和积译码(sum product decoding, SP)性能下降不大的情况下大大提高了译码速度;平均互信息越大的量化方法,其量化分层电平也越佳;最大平均互信息量化下的最小和译码算法性能最好,最大平均互信息量化是一类能最大可能获得信源信息条件下的最佳量化方法,且不增加译码复杂度。     

LDPC码混合加权比特翻转译码算法

为了减少比特翻转算法中环路振荡引起的误码,提出了一种低密度奇偶校验（low-density parity-check, LDPC)码并行混合加权比特翻转译码算法。该算法采用多比特翻转方式,当出现环路振荡时,加入一随机扰动改变目标函数来减少由于环路振荡引起的误码,同时从数学角度分析了其误码产生的原因。仿真表明,与原有的比特翻转算法相比,该算法以较低的复杂度获取了误码率性能的改善和收敛特性的提高。     

基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法

对低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）码在高斯信道下的分层译码算法进行深入研究,提出了一种基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法。该算法中所有变量都用整数表示,因此非常便于硬件实现;同时将修正因子引入到分层译码算法中,使其译码性能有进一步地提高。在加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,改进分层译码算法有效地降低了计算复杂度,加速了译码收敛,并且具有更低的错误平层。     

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LDPC 码的迭代相位同步技术研究

在分析符号先验信息对EM 算法收敛特性影响的基础上,提出了一种基于非规则低密度奇偶校验 (low-density parity check, LDPC) 码的迭代相位同步算法。由于EM 算法的收敛速度与译码器提供的信息量密切相关,新算法利用非规则LDPC码的不等度分布特性,其度数高的变量节点在初始译码过程中能快速正确译码并为期望最大（expectation maximization, EM）同步器提供高可靠的先验信息,从而改善EM 同步器的收敛性能。仿真表明,基于非规则LDPC 码的EM 迭代同步算法具有更大的相位估计范围和更快的收敛速度。     

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。     

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。     

LDPC码最优化译码算法

为了提高离散高斯信道下二进制低密度奇偶校验码（low-density parity-check code, LDPC）最优化译码算法的性能和效率,提出了一种改进的LDPC码最优化译码算法。首先,通过理论分析和数学推导,构建了译码问题的数学模型;然后,论证并给出了针对该模型的最优化译码算法;最后,基于VC6.0平台进行了译码的性能和效率仿真并与其他算法进行比较。仿真结果表明,在误码率性能和译码效率上,新算法优于改进前的算法;在误码率性能上,新算法也优于常用的最小和译码算法。仿真结果与理论分析吻合。