多元LDPC码串行译码算法在光纤通信中的应用

将串行BP译码算法用在多元LDPC码中,降低了在光纤传输系统中的译码延时.详细介绍了在多元LDPC码中的串行BP译码算法和光纤通信系统的仿真模型.给出了在采用串行BP算法的LDPC译码器中,译码最大迭代数量对译码性能的影响,比较了采用传统的BP算法扣串行BP算法时LDPC译码器的性能.结果表明,采用串行BP算法确实能够提升LDPC译码器的收敛速度.     

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。     

光传输系统中一种新颖的SCG-LDPC码译码算法分析

依据SCG-LDPC码的结构特点提出了一种高效的分层可靠置信传播(HRBP)译码算法,该算法结合分层迭代与可靠度判决测量有效降低后续迭代过程中的变量节点数,同时加快了收敛速度。针对适用于光传输系统的SCG-LDPC(3 969,3 720)码进行仿真,仿真结果表明HRBP算法与传统的BP算法相比,在保证性能的同时大大降低了运算量,在阈值为15时,HRBP译码算法误码率性能与BP译码算法相当,但是后续迭代的变量节点数在高信噪比下相比BP译码算法减少约69%,当阈值进一步增大时,HRBP算法将逐步退化为分层置信传播(Layered-BP)译码算法。     

自由空间光通信的Fast QC-LDPC编码

自由空间光通信(FSO)系统采用大气信道作为传输媒介,而大气湍流效应引入了与信号强度相关的乘性噪声。为了消除乘性噪声所引起的信号衰落,引入了低密度奇偶校验码(LDPC),作为一种具有稀疏矩阵线性且性能接近香农(Shannon)限的号码,目前已有的研究成果都集中在高斯信道和瑞利信道上。根据大气信道的特点,主要针对对数正态分布和K分布,构造一种特殊的QC-LDPC码,推导对数似然比(LLR)。最后经置信译码(BP)结果显示,随着信噪比(SNR)的增加,系统误码率(BER)明显下降。由此可知,LDPC信道编码技术能够有效地改善FSO系统的性能。     

一种基于改进线性规划的LDPC码混合译码算法

与基于消息迭代的置信传播译码相比,线性规划(linear programming,LP)译码分析有限长LDPC码性能更为有效。然而,传统LP译码算法运算量非常大,不利于系统实现。本文结合LDPC码校验矩阵的特点,去掉传统LP译码中不必要的约束,得到一种低复杂度LP内点译码算法。为了降低译码延时,将LP内点译码算法与置信传播译码算法结合,提出LDPC码混合译码算法。仿真结果表明,混合译码算法的误码性能优于传统LP译码和BP译码算法,而译码延时低于传统LP译码。     

改进Min-sum的LDPC译码算法研究

为了弥补Min-Sum译码算法相对于LLR-BP算法的性能缺陷,降低LLR-BP算法的实现复杂度,提出一种改进型Min-Sum译码算法,将Normalized BP-Based和Offset BP-Based 2种算法有效地结合,在计算校验节点消息时,同时引进校正因子和偏移因子,并通过最小均方差准则来选择参数。仿真结果表明,在误码率相同的条件下,改进型Min-Sum译码算法比Min-Sum算法、Normalized BP-Based算法和Offset BP-Based算法具有更好的译码性能,译码性能逼近于LLR-BP译码算法。     

对数似然比置信传播算法的改进

改进对数似然比置信传播(LLR BP)算法,以提高其对低密度奇偶校验(LDPC)码的译码性能。在变量节点间加入信道响应相关性,并在算法中预设迭代次数,以使变量节点间传递的外部信息达到平衡,降低外部信息震荡现象,并保障译码不会因所需迭代次数过大而终止。改进型LLR BP算法可降低误码率,并在信噪比(SNR)较小时降低译码迭代次数。     

新型度分布的LT码在自由空间光通信中应用

由于自由空间光通信(FSO)受到大气湍流效应的影响,运用信道编码技术来保证FSO系统的稳定性。研究LT码原理,并将其引入FSO系统。分析LT码度分布需要满足的条件,引用泊松鲁棒孤子度分布来减小LT码译码开销、降低编译码复杂度,并应用于FSO系统来提高FSO系统性能。采用MATLAB进行仿真,比较泊松鲁棒孤子度分布与鲁棒孤子度分布的性能,并模拟在不同湍流信道中的FSO系统误码率。结果表明,泊松鲁棒孤子度分布具有较小的平均度值,能够减小LT的译码开销、降低编译码复杂度;且应用泊松鲁棒孤子度分布的LT码能够降低FSO系统中的误码率,保证FSO系统稳定。     

一种新的LDPC译码终止条件技术分析

为了在高速数据中继传输中保证高效率高功率的前提下达到很低的误码率,介绍了置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法,仿真证明了基于欧式几何构造的(8 176,7 154)准循环(Quasi Cyclic,QC)低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC),简称QC-LDPC码是一种高速低误码率低复杂度的高效信道纠错编码,并通过仿真跟踪分析,提出了一种新的译码迭代终止条件,使译码仿真性能得到进一步优化。     

基于高斯消元的BATS码的改进译码算法

BATS码是一种包括外码和内码的纠删码,外码是喷泉码的矩阵形式。内码是网络编码结构,采用随机线性网络编码算法。BATS码的常用译码算法为BP译码算法,但对有限长BATS码,BP译码算法的性能有大幅度的衰减。因此,在计算资源充足的情况下,可以在BP译码器后采用高斯消元算法对BATS码进行译码。采用高斯消元算法时,矩阵满秩则输入数据包可译,反之则不可译。因此,利用当矩阵不满秩时也有部分包可译的特点,识别并将这部分可译包译出,从而提高高斯消元译码器的译码性能。     

极化码置信传播算法早期终止准则的研究

适用于极化码置信传播(Belief Propagation, BP)算法的早期终止准则研究具有实际意义。本文提出将循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check,CRC）作为极化码BP算法的早期终止准则（简称为BP-CRC）,当BP算法迭代次数大于门限后,如果信源估计值符合CRC校验,提前终止迭代;否则,就按固定迭代次数执行完BP算法。（1024,512）极化码通过二进制输入高斯白噪声信道后,提出的BP-CRC与基于生成矩阵G的早期终止准则（简称为BP-Gmatrix）做对比。仿真结果表明:在译码性能上,BP-CRC与原始BP算法基本一致;在平均迭代次数减少的效果上,和BP-Gmatrix一致;随着信噪比的增大,两者平均迭代次数减少的次数更明显。CRC比生成矩阵G检测的计算复杂度更低。平均迭代次数的减低,可以有效降低BP译码器的时延和能耗。因此,CRC是有效的低能耗和低复杂度的极化码BP算法早期终止准则。      

一种改进的极化码置信译码器

在极化码置信（ BP）译码的因子图中,当承载确定信息的节点的对数似然信息计算错误时,可以被检测到。此时,对于因子图中参与该似然信息计算的节点,引入一个修正参数,以修正该节点承载的信息的对数似然信息。修正参数可以由密度进化的高斯近似算法得到。给出了置信译码原理及相应的改进算法,最后给出了复杂度分析和性能仿真。数据结果表明,在牺牲很小的复杂度的条件下,相比原算法,修正算法能够获得0.2 dB左右的比特信噪比增益。     

一种低迭代次数的极化码置信传播译码算法

针对置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法在迭代次数较多时吞吐量和译码时延性能提升受限的问题,提出了一种低迭代次数的极化码BP译码算法,通过采用比特翻转和子信道冻结的方式,降低译码过程中的迭代次数.仿真结果表明,相对于传统极化码BP译码算法(设置最大迭代次数为40次),所提算法在信噪比为3 dB时可将平均迭代次数减少约53％,处理单元平均计算次数减少约68％.该算法所带来的低时延和低功耗效益可运用在对功耗要求较高的大规模机器类型通信,以及对时延要求较高的超可靠低延迟通信等5G场景下的极化码译码中.     

Low complexity NB-LDPC decoder based on shared comparator architecture for ECN/EVN

Non-binary low density parity check (NB-LDPC) codes are considered as preferred candidate in conditions where short/medium codeword length codes and better performance at low signal to noise ratios (SNR) are required. They have better burst error correcting performance, especially with high order Galois fields (GF). A shared comparator(SCOMP) architecture for elementary of check node (ECN)/elementary of variable node (EVN) to reduce decoder complexity is introduced because high complexity of check node (CN) and variable node (VN) prevent NB-LDPC decoder from widely applications. The decoder over GF(16) is based on the extended min-sum (EMS) algorithm. The decoder matrix is an irregular structure as it can provide better performance than regular ones. In order to provide higher throughput and increase the parallel processing efficiency,the clock which is 8 times of the system frequency is adopted in this paper to drive the CN/VN modules. The decoder complexity can be reduced by 28% from traditional decoder when shared comparator architecture is introduced. The result of synthesis software shows that the throughput can achieve 34 Mbit/s at 10 iterations. The proposed architecture can be conveniently extended to GF such as GF(64) or GF(256). Compared with previous works, the decoder proposed in this paper has better hardware efficiency for practical applications.     

用于HDTV视频解码器的高性能SDRAM控制器

该文提出了一种适用于HDTV视频解码器的高性能SDRAM控制器。通过为SDRAM控制器设置多个端口并集成仲裁功能,该SDRAM控制器可以取代传统的总线＋DMA结构,为解码器中的功能单元有效地分配存储器的带宽资源。该文提出的SDRAM控制器内建流水线式的地址和数据路径,配合SDRAM本身流水处理指令的特性,能够无延时地处理各个端口上的存储器访问请求,从而降低了对片上缓存的需求。仿真综合结果表明,该文设计的SDRAM控制器满足HDTV解码的性能要求,且与总线＋DMA结构相比,片上缓存容量减少了约70%。     

基于SSCANL译码器的联合迭代检测译码算法

为了提升基于极化码的稀疏码多址接入（sparse code multiple access,SCMA）系统接收机性能,提出了基于简化软消除列表（simplify soft cancellation list,SSCANL）译码器的循环冗余校验（cyclic redundancy check,CRC）辅助联合迭代检测译码接收机方案。该方案中极化码译码器使用SSCANL译码算法,采用译码节点删除技术对软消除列表（soft cancellation list,SCANL）算法所需要的L次软消除译码（soft cancellation, SCAN）进行简化,通过近似删除冻结位节点,简化节点间软信息更新计算过程,从而降低译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,SSCANL算法可获得与SCANL算法一致的性能,其计算复杂度与SCANL算法相比有所降低,码率越低,算法复杂度降低效果越好;且基于SSCANL译码器的CRC 辅助联合迭代检测译码接收机方案相较基于SCAN译码器的联合迭代检测译码（joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder, JIDD-SCAN）方案、基于SCAN译码器的CRC辅助联合迭代检测译码（CRC aided joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder,C-JIDD-SCAN）方案,在误码率为10^-4时,性能分别提升了约0.65 dB、0.59 dB。     

适用于大气弱湍流信道的自适应码率极化码

为了提高光通信链路在大气弱湍流信道下的解码性能和传输效率,基于极化码的信息位嵌套特性,设计了一种自适应码率极化码。该码字在弱湍流信道中能充分地极化,纠错效果较好。为了调节码率,引入CRC校验码作为发送端的停止标志,逐次发送更低码率的码字直到译码结果通过校验,此时的码字码率即是保证可靠传输的最大码率。不同湍流强度下的仿真结果表明,在误帧率为10-8时,相比传统极化码,自适应码率极化码可以获得1.7~2.3 dB的性能增益。对自适应码率极化码的时延进行了仿真分析,并结合误帧率得到了自适应码率极化码的信息吞吐率,结果表明,在弱湍流信道中,自适应码率极化码的信息吞吐率能满足FSO的传输需求。     

一种兼容Turbo码的LDPC解码器

提出了一种兼容Turbo码的低密度校验码(LDPC)解码器,它可以将Turbo码完全转化为LDPC码来进行解码,由于采用了校验分裂方法来处理由Turbo码转化而来的LDPC码中所存在的短环,从而使其解码性能优于联合校验置信度传递(JCBP)算法0.8 dB,仅仅比Turbo码专用的BCJR算法损失约为1dB.本文提出的通用解码器,为多系统兼容通信设备的应用提供了一种新的、灵活方便的实现途径.     

基于FSO系统的多进制LT码性能分析

为克服空间光通信(FSO)链路受大气湍流效应的影响,将LT码应用到FSO系统中.多进制LT码具有较高的传输效率.提出一种新型度分布函数来改善多进制LT码的译码性能.计算不同进制LT码的译码失败率,并模拟强湍流信道,对采用不同编码方案的FSO性能进行仿真.结果表明:采用新型度分布的LT码能够降低译码失败率,且能有效改善FSO系统在强湍流情况下的性能.