乘积码译码算法研究与仿真实现

简要介绍了构成乘积码的分量码的Chase2译码算法,并对算法中关于测试图样的产生方法进行了改进,提出了一种可以快速进行伴随式计算的测试图样构造方法,根据计算所得伴随式给出了一种带偶校验的测试序列的硬判决译码方法.把改进后的Chase2译码算法应用到乘积码的迭代译码中,并进行了仿真研究,对不同迭代次数的译码结果进行了分析比较,当迭代次数增加时,译码性能逐渐改善.     

迭代译码的级联Reed-Solomon乘积码与卷积码

该文提出用Reed Solomon(RS)乘积码作为外码,卷积码作为内码的级联码方案并且内外码间用Congruential向量生成的交织图案对RS码符号进行重排列。对此级联码采用的迭代译码基于成员码的软译码算法。当迭代次数达到最大后,通过计算RS码的校正子,提出一种纠正残余错误的方法,进一步提高了系统的误比特性能。仿真结果表明,在AWGN信道中与迭代译码的级联RS/卷积码相比,当误比特率为1e-5时,新系统的编码增益大约有0.4 dB。     

一种新型的卷积码混合译码算法

该文提出了一种级联的卷积码混合译码算法。该算法由两级译码实现,第1级采用置信传播(Belief-Propagation, BP)算法,而第2级采用修改的维特比译码(Modified Viterbi Decoding, MVD)算法。BP首先对接收序列进行预译码,并利用伴随式将译码输出的对数似然比值分为可靠的和不可靠的两类。不可靠的对数似然比值用接收符号取代,可靠的部分硬判决为编码符号,它们共同组成混合序列。随后,MVD对该混合序列作进一步纠错译码。仿真表明,与传统的维特比算法相比,所提出的混合译码算法的误码性能只有很小的损失,其译码平均复杂度在中高信噪比条件下有明显降低。     

光纤通信中序列估计与纠错译码的级联的研究

使用误码率仿真的方法,比较了基于Viterbi算法(VA)的最大似然序列估计(MLSE)电色散补偿技术和低密度奇偶校验(LDPC)纠错译码技术的VA+BF译码、VA+BP译码简单级联和VA+BP译码置信级联3种级联方法。仿真结果表明,本文提出的置信级联能够有效地判断出VA给出的序列估计值是否可信,并在此基础上进行LDPC译码需要的对数似然比(LLR)信息的初始化。与简单级联方式相比,置信级联的方法能够获得更好的LDPC软译码性能,而且随着光纤传输距离的增加和码间串扰(ISI)效应的恶化,置信级联比简单级联具有更高的性能增益。     

Turbo码的一种高效改进型MAP译码算法

该文给出了一种改进型最大后验概率(MAP)译码算法用于实现并行级联卷积码(Turbo码)的最优译码。与基于对数域的Log-MAP算法相比较,该文给出的算法不引入对数域,但能够完全消除标准MAP算法在迭代过程中必须进行的大量指数和对数运算。计算机仿真结果表明,这种具有最优纠错性能的改进型MAP算法能够显著减少运行时间,其译码效率甚至优于牺牲了较多纠错性能的最快速的对数域MAP译码算法(Max-Log-MAP)。     

TETRA中Reed-Muller码的大数逻辑译码方法

TETRA数字集群移动通信系统的物理层协议中采用了缩短Reed-Muller(RM)码,它与经典RM码的差异极大,无法采用Reed大数逻辑译码算法.根据正交校验矩阵的特点,提出了一种一般线性分组码的正交校验矩阵的穷举搜索算法.使用该算法搜索了缩短RM码的正交校验矩阵,对搜索速度进行了分析.证明了该码是两步完全可正交码,给出了它的Massey大数逻辑译码方法.仿真结果表明,无论是硬判决还是软判决,该译码方法的纠错性能都优于伴随式译码方法.     

基于串行消息传递机制的QC-LDPC码快速译码算法研究

针对准循环LDPC(QC-LDPC)码基于洪水消息传递机制译码算法的不足,该文提出了一种快速的分组串行译码算法。该算法通过将LDPC码的校验节点(或变量节点)按一定规则划分成若干个子集,在每一轮迭代过程中,依次对各个子集中的校验节点(或变量节点)并行地进行消息更新,提高了译码速度。同时根据分组规则,提出了一种有效的分组方法,并通过分析发现基于循环置换阵的准循环LDPC码非常适合采用这种分组译码算法进行译码。通过对不同消息传递机制下准循环LDPC码译码算法性能的仿真比较,验证了在复杂度不增加的情况下,该译码算法在继承了串行译码算法性能优异和迭代收敛快等优点的同时,极大地提高了准循环LDPC码的译码速度。分析表明,分组串行译码算法译码速度至少为串行译码算法的p倍(p为准循环LDPC码校验矩阵中循环置换阵的行数或列数)。     

一种利用ABP基于可信度迭代的RS码软译码算法

本文研究了自适应置信度传播和分阶统计泽码的级联译码算法(ABP-OSD).然后,我们把ABP-OSD算法和累积对数似然比(ALLR)算法进行结合,提出了一种RS码软译码算法ALLR-ABP-OSD.仿真结果表明,ALLR-ABP-OSD级联算法译码增益有所提高,在RS码译码性能和译码复杂度间取得了较好的折中.     

累加交叉并行级联单奇偶校验码的低复杂度译码算法

累加交叉并行级联单奇偶校验(A-CPSPC)码是一种新的纠错编码,其编码结构简单并具有较好的误比特率性能。该文针对A-CPSPC码的局部编码结构提出了一种低复杂度的最大后验(MAP)局部译码算法,该方法利用基于双向消息传递原则的和积算法(SPA)进行局部译码,消除了短环对局部译码性能的影响。分析及仿真表明,传统的置信传播算法并不适用于A-CPSPC码,该文提出的局部译码算法与基于BCJR算法的局部译码算法的性能一致,且复杂度更低。     

一种新的LDPC译码算法

由于LDPC码的优良性能,因此在信息可靠传输中有良好的应用前景。本文提出了一种将BP算法和基于列表的SIHO(软输入硬输出)算法相结合的译码算法,通过与BP、MLD算法的误码率性能和译码复杂度比较,本算法复杂度比MLD有明显降低,而在性能上优于BP算法并接近MLD译码算法。     

基于环结构分析的准循环LDPC码构造

准循环奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码在通信工程领域具有重要的应用价值,因此它的构造算法一直是LDPC码研究领域的一个热点内容.根据现有的QC-LDPC码构造算法,特别是基于渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法的QC-LDPC码构造方法,提出了一种新的移位矩阵构造方法.该方法有效减少了随机搜索带来的时间损耗,并改进了二次同余、等差数列等算法仅能除去四环的情况,进一步消去了六环、八环和十环结构,确保QC-LDPC码的围长不小于12.仿真结果表明,所构造的QC-LDPC码具有更优的环结构特点和纠错性能.     

任意列重大围长QC-LDPC码的确定性构造

针对准循环低密度奇偶校验（Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC）码中准循环基矩阵的移位系数确定问题,提出基于等差数列的确定方法.该方法构造的校验矩阵围长为8,列重可任意选取,移位系数由简单的数学表达式确定,编码复杂度与码长呈线性关系,节省了编解码存储空间.研究结果表明,列重和围长是影响码字性能的重要因素.在加性高斯白噪声（Additive White Gauss Noise,AWGN）信道和置信传播（Belief Propagation,BP）译码算法下,该方法构造的码字在短码时可以获得与IEEE 802.11n、802.16e码相一致的性能,在长码时误比特率性能接近DVB-S2码.同时表明该方法对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性.     

利用等差数列构造大围长准循环低密度奇偶校验码

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码中准循环基矩阵的移位系数确定问题,该文提出基于等差数列(AP)的确定方法。该方法构造的校验矩阵的围长至少为8,移位系数由简单的数学表达式确定,节省了编解码存储空间。研究结果表明,该方法对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性。同时表明在加性高斯白噪声(AWGN)信道和置信传播(BP)译码算法下,该方法构造的码字在码长为1008、误比特率为10-5时,信噪比优于渐进边增长(PEG)码近0.3 dB。     

利用ACE值构造QC-LDPC码

为进一步提升中短码长下准循环低密度奇偶校验(Quasi-cyclic Low-density Parity-check,QC-LDPC) 码的纠错性能,提出了一种综合短环数目和环连通性的QC-LDPC码构造方法。首先,采用Golomb规则构造QC-LDPC码,对基矩阵中的部分元素进行替换预处理,初步降低短环数目;其次,采用所提的利用近似环外信息度（Approximate Cycle Extrinsic message degree,ACE）的消环掩模算法来优化QC-LDPC码,使得掩模后的校验矩阵具有较大的ACE平均值,最终完成QC-LDPC码的构造。该构造方法简单、通用性强,在短环数目和连通性间进行了平衡。与只考虑减少短环数目、增大围长等方法相比,该方法构造的QC-LDPC码有更加优异的纠错性能。     

基于基矩阵排列优化算法的非规则准循环低密度奇偶校验码构造

为了提升非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的误码率性能、降低构造算法的复杂度,该文提出一种基于基矩阵排列优化算法的非规则QC-LDPC码构造方法。首先,利用基于外部信息传递(EXIT)图的阈值分析算法得到满足码率和列重要求的非规则QC-LDPC码的最优度分布,然后将围长和短环数量作为新的约束条件对具有最优度分布的码集进行分析,得到具有最优度分布和最少短环数量的最优基矩阵排列结构,最后,根据得到的基矩阵对规则指数矩阵进行置零操作得到目标非规则QC-LDPC码。该构造方法相对于随机构造方法具有更低的实现复杂度,同时可以通过改变算法的参数值实现码长和码率的灵活设计。仿真结果表明,与现有的一些构造方法相比,所提方法构造的非规则QC-LDPC码在加性高斯白噪声(AWGN)信道上具有更好的误码率性能。     

一种高码率低复杂度准循环LDPC码设计研究

该文设计了一种特殊的高码率准循环低密度校验(QC-LDPC)码,其校验矩阵以单位矩阵的循环移位阵为基本单元,与随机构造的LDPC码相比可节省大量存储单元。利用该码校验矩阵的近似下三角特性,一种高效的递推编码方法被提出,它使得该码编码复杂度与码长成线性关系。另外,该文提出一种分析QC-LDPC码二分图中短长度环分布情况的方法,并且给出了相应的不含长为4环QC-LDPC码的构造方法。计算机仿真结果表明,新码不但编码简单,而且具有高纠错能力、低误码平层。     

基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets,EETS)和围长约束(Girth Constraints,GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression,AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。     

围长至少为8的QC-LDPC码的新构造:一种显式框架

 构造围长较大的校验矩阵,是提高二进制和多进制QC-LDPC码译码性能的一种有效手段.本文提出一种不需要借助于任何计算机搜索步骤,能够直接构造出围长至少为8的QC-LDPC码的显式构造框架.该框架所构造的QC-LDPC码不仅满足围长至少为8的条件,而且还具有循环置换矩阵(CPM)尺寸可以连续变化的优点.该框架可以分为两个步骤:第一步是在无穷大CPM尺寸条件下利用确定性方法构造一个围长至少为8的校验矩阵;第二步是根据本文新发现的一个围长性质,从该校验矩阵的移位矩阵直接精确地计算出CPM尺寸连续变化的紧致下界.     

改进型多元QC-LDPC码的构造及其在PDM-CO-OFDM系统中的应用

位长度相同的多元LDPC(NB-LDPC)码优于相应的二 元LDPC(B-LDPC)码,但是它的实现复杂度相对较高。为了降低NB- LDPC码的实现复杂度,提高系统的编码增益,利用置换多项式的方法对一般多元准循 环LDPC(NB-QC-LDPC)码进行改进,并将改进后的NB-QC-LDPC码应用于基于偏振复用的 相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统中,详细研究了其传输性能。仿真结果表明:基于GF(4) QC-LDPC 编码的系统性能 明显优于相应的B-QC-LDPC编码的系统性能,而且基于改进型GF(4) QC-LDPC编码的 系统与 一般GF(4) QC-LDPC编码的系统相比,其误码性能可改善0.65dB, 频谱效率提高了2.16bit/s/Hz,抑制信道色散能力和运转复杂度也 均得到了改善。