基于软译码的系统LT码及其无线信道应用

LT码在删除信道下显示出优异的纠删性能,但在无线信道中由于信道噪声固有的影响,接收端必然产生误码,错误的译码起始信息导致LT码在解码后出现错误传播现象。为了减少误码,实现LT码在无线信道下的应用,提出构造系统LT码,同时在译码时产生校验矩阵,采用基于对数似然比的置信传播算法(LLR-BP)进行软信息译码的方法。仿真实验结果表明,基于软译码的系统LT码具备良好的纠错性能,显示了其在无线信道应用的可行性和有效性。     

删除信道下单反馈SLT编码

基于反馈信息的喷泉码在选择合适的度分布函数下可以有效降低译码开销.将DALT码与基于反馈信息的SRSD度分布函数相结合,提出一种适用在删除概率较低信道中使用的单反馈SLT编码方法.与传统LT码相比,该方法仅增加一次反馈,降低了编译码过程的复杂度,其编译码复杂度、开销等均与信道删除概率有关.理论分析及实验结果表明,在低删除概率信道中,采用所提方法可以有效地减少传输中编码包的个数,其喷泉码性能优于传统的LT码和SLT码.     

高码率多进制LDPC码在AWGN信道中的性能分析

为了解决多进制LDPC码原有译码算法复杂度较高,不利于硬件实现的问题,研究了多进制LDPC码的2种简化译码算法:基于快速傅里叶变换的信度传播译码算法(FFT-BP)和基于对数运算的Log-BP译码算法.同时分析了基于这2种译码算法的高码率(1/2～1)多进制LDPC码在AWGN信道中的性能优势.仿真结果表明:当多进制LDPC码采用这2种不同的译码算法时,随着码率的下降,编码增益和性能曲线与香农限的距离都会随之而增大,即多进制LDPC码适合于高码率情况下的应用.并在牺牲一定的信噪比时,Log-BP算法能够使多进制LDPC码的硬件复杂度得到较大的改善.     

短LDPC码和RS码基于BP算法的性能比较

LDPC码和RS码是目前2种较为常见的纠错编码,在深空通信方面有着广泛的应用.在相同码长和码率的情况下,对短LDPC码和RS码2种线性分组码在AWGN信道下进行了基于BP算法的性能比较.短LDPC码使用LLR-BP算法,RS码使用自适应置信度传播(ABP)算法.仿真结果表明,基于相同条件下,短LDPC码比较RS码表现出优越的译码性能.     

物理层网络编码与LDPC码联合系统设计及性能优化

在双向中继通信系统中,针对物理层网络编码与LDPC码联合方案编译码算法复杂度较高、译码运算时间较长等问题,提出了一种新的系统性能优化方案.首先设计了基于QPSK调制的物理层网络编码与LDPC码联合通信系统模型,给出中继映射方案和系统各节点译码算法;然后分析了联合通信系统中LDPC码的码率、码长、最大迭代次数等因素对系统误比特率性能的影响,对系统性能进行改进优化;最后对系统译码迭代方案进行优化.实验仿真表明,该通信系统优化方案能够保证良好的译码性能、缩减译码运算时间、提升信息交换效率.     

一类具有稳健无标度特性的LT码及其性能

编码符号的度分布是影响LT码编(译)码性能的关键因素.根据LT码译码过程的消息传递机制,构造一类具有复杂特性的网络结构.利用无标度网络具有平均路径长度最短的特性,提出一种具有稳健无标度特性的LT码.实验结果表明,该编码方案在编(译)码效率、冗余因子、译码成功概率等3方面都优于基于健壮孤子分布的LT码和基于次优度分布的LT码.该编码方案对数据在无线中继网络中的可靠、高效传输具有实用价值.     

一种适用于短码长LT码的改进编码算法

LT码是第一种实用的无速率码,但短码长LT码在加性高斯白噪声（AWGN）信道中的性能不佳,原因是度数为1的校验节点的数量过少以及小度数值信息节点的存在。为了提高短码长LT码的误比特率（BER）性能,提出了一种改进编码算法。改进算法引入了权重因子和小度数分布函数用以间接地提高度数为1的校验节点的比例,从而提高了译码成功概率。算法按度数值从小到大的顺序将信息节点分类成若干个集合,并通过改变校验节点选择信息节点的方式,使得靠前集合中的信息节点始终能被优先选取,从而消除了小度数值的信息节点。仿真结果表明,改进算法在给定信噪比和码率值条件下均能实现BER性能的提升,且最多可获得近4.6dB的性能增益。     

短LDPC码和RS码基于BP算法的性能比较

LDPC码和RS码是目前2种较为常见的纠错编码,在深空通信方面有着广泛的应用。在相同码长和码率的情况下,对短LDPC码和RS码2种线性分组码在AWGN信道下进行了基于BP算法的性能比较。短LDPC码使用LLR-BP算法,RS码使用自适应置信度传播(ABP)算法。仿真结果表明,基于相同条件下,短LDPC码比较RS码表现出优越的译码性能。     

Rice信道下LDPC码译码粘滞点研究

LDPC码译码误比特率与迭代次数关系曲线及其粘滞点的研究,对于进一步深入分析译码机理和加快译码收敛的速度有着重要的意义.文章以Rice信道为研究背景,提出了一种采用基于offset BP_based译码算法的DDE分析结合差分进化技术的非正则LDPC码的优化方法,据此得出了Rice信道下最大比特节点次数为10、码率为1/2和1/3的优化次数分布对以及相应的码门限值;通过仿真得到了在Rice信道下LDPC码译码粘滞点分析的相关曲线,并从译码粘滞点角度研究了LDPC码的门限现象.通过对各阶节点的译码粘滞点分析结果表明,高阶节点相对于低阶节点而言,对于译码有较大贡献,据此提出了改进译码算法的两种思路.     

光通信中纠错码在乘性噪声信道下译码性能分析

针对经典的基于加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)模型下的软判决译码算法不适用于光通信乘性噪声信道的问题,分析了雪崩光电二极管（avalanche photodiode,APD）接收机和掺铒光纤放大器（erbium-doped fiber amplifier,EDFA）接收机信道的非对称特性。仿真结果表明,乘性噪声信道的非对称特性可用发送“1”,“0”码的标准差之比来衡量,且两者比值越大,说明信道的非对称性越强。接着分别给出卷积码、Turbo码和低密度奇偶校验码（low-density parity-check,LDPC）码在乘性噪声信道下的译码方法,并仿真了纠错码在非对称高斯模型下的译码性能和在AWGN模型下的译码性能差异。仿真结果表明,译码算法做相应的修正后,纠错码在2种信道模型下皆具有较好的净编码增益,同时在非对称高斯模型下的译码性能要优于在AWGN模型下的译码性能。     

基于外信息符号差的 LT码串行译码算法

在无线通信系统中,LT码采用置信传播（ BP ）译码算法进行译码,缺少有效的迭代控制机制。针对这一问题,首先将串行置信传播（ SBP ）算法应用于LT码的译码,极大地提高了译码收敛速度。其次,通过对LT码在加性高斯白噪声（ AWGN）信道下的外信息转移（ EXIT）曲线的分析,提出了一种基于外信息符号差的串行置信传播（ ESD-SBP ）译码算法,即根据一次完整迭代前后符号节点译码器（ SND）的外信息符号变化情况来快速判断译码收敛情况、控制迭代停止。最后对固定迭代次数、互熵算法（CE）、循环冗余校验（CRC）以及外信息符号差算法（ESD）进行了性能对比。仿真结果表明,在不降低串行译码（ SBP ）算法性能的前提下,可以有效减小迭代次数。     

基于矩阵分解的有限几何LDPC码的研究

随机构造的LDPC（low density parity check codes）码长的增加,所需存储空间过大,编码复杂度过高.针对该问题,研究了具有代数结构的有限几何LDPC码.基于有限域几何空间的点和线来构造校验矩阵,并通过矩阵行列分解得到不同码率、码长的非规则QC-LDPC码.该类LDPC码是准循环码,其编码复杂度与码长成线性关系,对应的Tanner图没有4环存在.仿真结果表明：MSK调制、AWGN信道条件下,该类码与类似参数的随机码相比较,当信道误码率为10-6时,译码增益约为0.05～0.15dB.     

码率自适应FET-LDPC码删余算法的设计

为对抗无线通信信道的时变特性,使系统的吞吐量达到最大化,运用自适应码率控制技术,基于五边类型低密度奇偶校验(FET-LDPC)码灵活的结构特性和删余变量节点在译码中所起的作用,提出隔板删余算法。加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,该删余算法可实现0.5～0.8码率范围内可自适应调整的FET-LDPC码;相比于原有的删余算法,该算法具有更低的编译码复杂度和更好的误码率性能。     

一种基于LT码的不等错误保护方法

针对在各种恶劣的信道环境中优先保证码流中相对重要数据的正确传输问题,提出了一种改进的基于LT码的不等错误保护(UEP)方案.首先在分析了目前基于LT码的UEP方案中因数据简单舍入操作可能带来性能恶化问题的基础上,提出了将度分布修正系数修改为优先级和输出节点度数的函数并且在计算重要数据节点的度数时采用按概率上下取整操作的改进方案,克服了目前方案中存在的性能恶化问题;然后推导了其在BEC信道中采用最大似然概率(ML)译码时UEP性能的理论上下界;最后对其在多进制删除信道中采用置信传播(BP)算法译码时的UEP性能进行了仿真实验.理论分析和仿真实验的结果都显示,与目前方案相比,该改进方案具有较好的UEP性能,同时增强了设计的灵活性.     

基于ARQ的RCPT码的一种简化算法

由于无线信道的时变、高误码等特性,码率可变的RCPT码是比较理想的信道编码方式。结合ARQ(automatic repeat request),RCPT码得到了比较广泛的注意。但是RCPT码的译码算法比较复杂,影响了RCPT码的进一步应用。针对这一问题,提出了一种基于ARQ的RCPT码的简化译码算法。这种算法利用不同先前译码的信息,快速地得到重传后的译码结果,大大降低了RCPT码译码的复杂度。     

基于Hoey序列的QC-LDPC码构造方法

基于Hoey序列提出了一种列重为3,并环长至少为8的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check,QC-LDPC)码的新颖构造方法,该构造方法能避免短环的产生,有较好的纠错性能,可通过改变参数值进而改变码长和码率.对提出的构造方法进行了环长至少为8的证明,用Matlab搭建了通信系统的仿真模型,并在此模型基础上对基于该构造方法构造的QC-LDPC(900,452)码进行了仿真分析,仿真平台是在高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道下,调制方式为二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)调制,译码算法为和积算法(sum product algorithm,SPA).仿真结果表明,当误码率(bit error rate,BER)相同时,利用该构造方法所构造的QC-LDPC(900,452)码的净编码增益(net coding gain,NCG)比基于等差数列(arithmetic progression sequence,APS)构造的QC-LDPC(896,452)码以及基于最大公约数(greatest common divisor,GCD)构造的QC-LDPC(900,453)码的NCG都提高了,且所有码的码率均为0.5.     

基于喷泉码的强抗干扰跳频传输设计及性能

针对跳频系统在一半跳频频点失效时系统瘫痪而无法通信,而喷泉码具有无码率、低复杂度、易于硬件实现等优势,考虑将喷泉编码用于强抗干扰跳频通信系统中. 本文在对喷泉码编码原理及算法进行深入分析基础上,研究了基于喷泉编码的连续和随机频点部分频带干扰情况下的高效传输和译码性能. Matlab仿真表明,采用高码率LDPC预编码能有效降低译码开销. 此外,还给出了一些重要结论以及译码参数计算公式,对实际跳频系统具有重要的指导意义.      

基于LDPC编码的混合转发协作模型

为有效解决LDPC编码在中继协作系统应用中存在的问题,提出基于LDPC编码的混合转发协作模型(HF-LDPC).根据放大转发(AF)和译码转发(DF)特点,当信道不好时,中继采用译码放大转发模式;而当中继完全正确译码时,中继切换到译码转发模式.同时充分发挥LDPC码字内码元间固有的相关性,通过不同的用户发送码字的不同部分,采用LDPC和-积译码算法,方案可获得分集增益和编码增益.仿真结果表明:基于LDPC 编码的混合转发协作模型性能优于其他协作模型,具有较好性能.     

基于混沌组合的LT编译码算法

传统的LT编译码算法多采用线性同余法(LCG)对编码信号的度和度邻接信号进行随机均匀选择,但线性同余法产生的随机数列具有独立性差,周期与计算机的字长有关的缺陷.针对该问题,将混沌映射引入LT码,构建基于混沌组合的LT编译码算法,使编码信号的度和度邻接信号得到更好的随机均匀选择.仿真结果表明,该算法具有分组头部开销少,便...     

无线通信中增强型Turbo乘积码的研究

在无线通信中,由于Turbo卷积码存在错误平层,在BER要求比较低时,一般采用Turbo乘积码(TPC).基于Turbo乘积码,探讨了其增强型方案(eTPC),并给出eTPC迭代译码算法.在AWGN信道下进行性能仿真,结果表明,eTPC随着迭代次数的增加,性能曲线收敛;在码率较高的情况下,eTPC比TPC编码增益高出近1 dB.