基于LDPC编码的COFDM系统性能分析

基于LDPC和OFDM的原理,构建了一个LDPC-COFDM系统模型,并对系统进行了仿真,获得了不同构造编码系统性能的仿真结果.分析表明,中等码长的非正则LDPC码的COFDM系统性能非常优越,特别适合在未来移动通信系统中推广使用.     

结构化LDPC码的高速编译码器FPGA实现

提出一种高吞吐量、低复杂度、可扩展的非正则低密度校验(Low density parity check,LDPC)码准并行编码结构及译码结构及其实现方案,该编码结构和译码结构针对不同码长的非正则结构化LDPC码可进行相应扩展.通过对编译码算法,优化编译码结构进行调整,降低了编译码器硬件实现中的关键路径迟延,并采用Xilinx公司的Virtex-4 VLX80 FPGA芯片实现了一个码长10 240,码率1/2的非正则结构化LDPC码编码器和译码器.实现结果表明:该编码器信息吞吐量为1.878 Gb/s,该译码器在采用18次迭代情况下信息吞吐量可迭223 Mb/s.     

GF(q)域上非规则LDPC码EXIT图分析方法研究

GF(q)域上非规则LDPC码是二进制非规则LDPC码在有限域GF(q=2p)上的扩展,在码长和码率相等的情况下,具有比二进制非规则LDPC码更优异的性能。如何分析GF(q)域上非规则LD-PC码的迭代译码性能是其能否有效应用的关键。基于迭代译码结构,本文研究了AWGN信道下GF(q)域上非规则LDPC码的EXIT图分析方法,推导了其计算表达式;提出了利用EXIT图变量节点与校验节点联合优化准则。仿真结果表明,相对密度进化方法,该方法计算出的收敛门限值的精度稍有下降,却极大地降低了计算复杂度;在相同通信条件下,通过联合优化准则设计的GF(q)域上的非规则LDPC性能优于二进制非规则LDPC码;得到的收敛门限对应的信噪比非常接近香农限,进一步验证了EXIT图分析工具的优越性。     

可变码长LDPC码的GAU构造算法

考虑度分布、最小环长和环近似外信息度等因素,从减少短环和增加外信息度入手,提出了可变码长LDPC码的GAU(Girth ACE union)构造算法。该算法构造的校验矩阵能适应较大范围的码长变化,其短码的纠错性能与802.16e中的LDPC码相当,中长码的性能较后者略优。不同码长的码字具有结构相同的校验矩阵,便于编译码器对所有码长采用同一架构设计,能有效降低编译码器的实现复杂度。GA U算法适用于支持可变长度数据传输的各类通信系统的LDPC码设计,具有重要的理论意义和 实用价值。     

一种新颖的TS-LDPC译码算法

为了设计出较高圈长(girth)以及灵活码率的LDPC码,研究了TS-LDPC(Turbo-structured LDPC)码的误码性能.基于SPA算法的良好性能,针对两个校验矩阵中不同列重信息比特的特点,提出了一种新颖的TS-LDPC译码算法,最后利用c语言仿真了同一码长不同译码算法的性能.仿真结果表明这种新的译码算法误码性能比一般的和积算法(SPA算法)和TLDA算法要好,而且收敛的速度要快,为TS-LDPC的应用提供了一种可行的译码算法.     

基于LDPC码的数字图像水印技术研究

图像水印系统和通信系统的模式具有相似性。为了提高数字水印的鲁棒性和降低传输过程的差错,在研究低密度奇偶校验码(low density parity check,LDPC)在数字水印中的应用的基础上,提出了一种基于LDPC码的图像数字水印技术。该技术利用了LDPC码的纠错性能和图像的人眼视觉特性,实现了静止图像中数字水印的嵌入和提取;实验结果表明,该技术不仅降低了水印在传输过程中的差错率,而且可以达到提高埋藏水印的鲁棒性和隐匿性的目的。     

抗突发错误的短码长随机LDPC码设计

短码长低密度奇偶校验(LDPC)码校验矩阵列相关性较大,易出现突发错误。为了提高短码长LDPC码抗突发错误能力,提出一种分层随机构造的非规则LDPC码,通过在各层中随机地分配比特节点的边,利用分层随机的结构特点,降低了校验矩阵的列相关性,使得短码长时具有较好的抑制突发错误的能力。通过计算码字最小汉明距离以及相邻列的列相关性,证明了该设计方法的有效性。仿真结果显示,短码长时采用该方法构造的LDPC码较PEG法、CCSDS标准、IEEE802.16e标准LDPC码在低信噪比时性能优势较为明显。     

基于流星余迹通信系统的低密度校验码的分析设计

本文介绍了流星余迹信道及其特点、信道编码技术在流星余迹通信系统中的应用.通过分析说明低密度校验(LDPC)码在流星余迹通信系统中的应用,提出了LDPC码应用的几个原则.研究表明,在发射功率(信噪比)有限的情况下,流星余迹通信系统可以利用LDPC码的同时纠错、检错特性,使系统达到高的正确接收率.最后针对流星突发信道的信道参数变化的特点,设计了非规则的短长LPDC码,可以得到比规则LDPC码更加优越的性能.     

极化码在压缩图像传输系统中的性能改进方法

为了解决图像经压缩去冗余编码后易受干扰的问题,提出一种Polar码在嵌入式零树小波(EZW)压缩图像传输系统中的性能改进方法。在总码率一定的情况下,通过简化组合最优算法,完成对原始压缩码流的分段以及码率分配。根据Polar码存在的不等错误属性和同一段内码流重要性不同,完成不等错误保护。通过仿真,提出的改进方法有效改善了标准Polar码在低信噪比和低密度奇偶校验码(LDPC)码在高信噪比条件下性能表现差的问题,其中,当信噪比为1 d B时,相比于传统Polar码,改进方法重构图像的峰值信噪比(PSNR)值提高了5 d B,相对于LDPC码,对应的PSNR值提高了4 d B。经EZW编码后的码流以重要性进行排序,并不依赖图像信源,因此该方法具有很好的通用性。     

基于数字喷泉码的视频监控系统研究

传统的视频监控系统在纠错性能方面存在着诸多不足,当信道丢包率较大时进行可靠的视频传输显得较为困难。为此,结合RTP传输的优势,设计了一种使用数字喷泉码进行丢包恢复的视频监控系统。首先研究实用的数字喷泉码——LT码,比较了不同度分布算法下LT码的译码性能。根据视频传输系统的应用需求,选择鲁棒孤子度分布算法,研究短码长条件下影响LT码译码性能的主要因素。     

大围长结构化LDPC码构造方法

在LDPC码的构造中,校验矩阵拥有大围长对于改善码的性能有着重要的意义.结构化是提高码实用性的关键.提出一种低复杂度的基于列差搜索法(Column-Difference Search AIgorithm)的准循环LDPC码构造方法,用以设计大围长和任意码率的规则QC-LDPC码(以下称为CDS-LDPC码).该方法可线性编码,易于IC实现.仿真结果表明,该方法构造的各种码率CDS-LDPC码在BER性能上均优于对应的随机码,与同属QC-LDPC码的Tanner码和Array码相比明显提高了0.79～3.28dB,并且在码长、码率等参数设计上更为灵活.     

一类准循环LDPC码的构造

通过构造部分平衡不完全区组设计,得到一类低密度校验（LDPC）码,其最小环长（girth）至少为6,码率的选取具有很大的灵活性,而且可以具有准循环结构,进一步,也利用其构造了girth至少为8的准循环LDPC码。计算机仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道中与随机码相比,我们构造的一些码具有稍好的译码性能。     

大围长结构化LDPC码线性编码器设计

校验矩阵拥有大围长对于改善LDPC码的性能有着重要的意义.结构化是提高码实用性的关键.提出一种基于列差搜索算法(Column-Difference Search Algorithm)和步进边增长算法(Progressive Edge Growth Algorithm,PEG)的准循环LDPC码构造方法,可以设计任意围长和码率的QC-LDPC码(称为CP-LDPC码).利用该码校验矩阵的近似下三角特性,推导出递推编码方法,使得该码编码复杂度与码长成线性关系.仿真结果表明,CP-LDPC码在BER性能上与随机码以及同属QC-LDPC码的Tanner码和Array码相比有明显提高,优于随机码、Tanner码和Array码1.35dB～3.95dB.     

基于差分进化的IRA码度分布优化

针对一般LDPC码优化方法无法有效实现IRA码度分布优化的问题,提出了特定约束下IRA码度分布的优化方法。结合密度进化的高斯近似算法优化IRA码度分布序列,提取了IRA码检验矩阵构造的特定约束以改进差分进化算法。仿真结果表明,所设计的度分布序列的噪声门限高且搜索时间比改进前减少30%。     

低编码复杂度不规则准循环LDPC码的构造方法

针对不规则低密度奇偶校验码（LDPC码）误码性能好,但编码复杂度高的问题,利用重复积累码（RA码）能有效编码的特性和掩模技术,提出了一种不规则LDPC码的构造方法,该码具有线性复杂度的编码算法。该构造方法,首先对RA码的校验矩阵进行了改进,消除了RA码常产生的错误平层效应;然后基于范德蒙矩阵构造了一种新的校验矩阵,该校验矩阵具有代数结构,易于硬件实现。理论分析和实验结果表明,构造的不规则LDPC码的编码复杂度低于Mackay随机码,在加性高斯白噪声（AWGN）信道条件下,误码率为1.0×10^-4时,比Mackay随机码性能提高约0.4~0.6 dB。     

Study on the distribution law of random code structure of irregular LDPC codes and its application in eliminating short cycles

The distribution law of the random code structure of randomly constructed irregu- lar low-density parity-check (LDPC) codes is studied. Based on the Progressive Edge-Growth (PEG) algorithm, a new algorithm which can both eliminate short cy- cles and keep the distribution of the random code structure is presented. The ex- perimental results show that the performance of the irregular LDPC codes con- structed by the new algorithm is superior to that of the PEG algorithm.     

可快速编码的非规则LDPC码度分布优化

可快速编码的LDPC码校验矩阵的结构特殊,所以在其度分布优化时无法使用一般的优化方法。针对两种可快速编码的非规则LDPC码,提出了带有特定约束的差分进化度分布优化方法。首先分析了扩展非规则重复累积码构造法和循环置换矩阵构造法两种可快速编码LDPC码的构造方法,提出了两种LDPC码度分布序列设计的特定约束,然后阐述了非规则LDPC码的密度进化原理,分析了AWGN信道下密度进化的高斯近似,接着结合差分进化方法,将度分布的特定约束转化为度分布序列各分量的相关性描述以便利用差分进化实现度分布优化,最后给出了优化的度分布序列。仿真结果表明,优化的度分布序列优于先前文献的优化结果。     

基于PEG算法的准循环LDPC码的编码构造方法

为了将渐进添边(Progressive edge-growth,PEG)算法应用于准循环低密度校验码(Low density paritycheck codes,LDPC codes)的构造,本文从最小化环长和减少短环周期的角度,提出一种新颖的准循环LDPC码的编码构造方法.利用该方法构造出一个码率为1/2的LDPC码,并通过计算机仿真得到其误帧率曲线,其性能优于3GPP中相同码长码率的Turbo码.该LDPC码不仅性能优异,而且编译码方法简单、复杂度低,能够节省存储空间,适用于未来移动通信以及深空通信.     

基于CRT的（3，L）-QC-LDPC码构造

对于任意行重L,利用完全确定的方式构造出一类围长为8的（3,L）-LDPC码作为分量码1,构造可快速编码的LDPC码作为分量码2,利用分量码1和分量码2,并结合中国剩余定理（CRT）构造出一类围长至少为8的合成QC-LDPC码。该方法构造出来的码字同时具备以上两种特性。仿真结果表明,所构造的码字性能与基于IRCMS算法构造的QC-LDPC码相比,有略微提升,且具有快速编码特性,编码复杂度更低;与具有双对角结构的阵列码相比,性能有了明显提升。在误码率达到10－4时,码字性能大约提高了0.3 dB;与PEG-CRT-LDPC码相比,所构造的码字在低编码复杂度的基础上性能有所提升。