半双工中继信道下联合LDPC码设计

为了提高解码前传半双工中继通信系统的编码增益,提出了一种联合LDPC码编码结构及其度分布优化方法。该结构视信源和中继子码为联合LDPC码的一部分,目的端根据从信源和中继接收的消息进行联合译码,同时获得信源和中继的信息。为了分析联合LDPC码的渐进性能,推导了AWGN信道下联合LDPC码的高斯近似密度进化算法。结合译码收敛条件和度分布约束关系,提出联合LDPC码的度分布优化问题。仿真结果表明：联合LDPC码的渐进性能及误码性能优于BE-LDPC码和独立处理（SP）码。     

基于EXIT图和自适应微粒群算法的度分布对优化方法

综合EXIT图法和自适应微粒群优化(APSO)算法的优点,该文提出了一种基于EXIT图和APSO算法的非正则LDPC码度分布对优化方法。该方法设计了衡量EXIT曲线匹配程度的全局代价函数,并运用APSO算法对度分布对进行快速迭代优化,迭代过程中不需要固定CND曲线,可以获得EXIT曲线更加匹配的优化度分布对,以及更高的噪声门限。仿真结果表明,该方法在码结构优化方面有着很好的性能,且优化速度较高斯逼近法有了较大提高。     

LDPC码EXIT曲线图分析方法研究

EXIT曲线图是ten Brink发明的分析迭代和积译码收敛性能的有效工具。在描述了LDPC码迭代译码器结构基础上,详细地推导和研究了在AWGN信道中EXIT曲线图性能分析方法的计算方法。利用此方法确定了多种度分布LDPC码的收敛门限,并与利用高斯近似和密度进化得到的仿真结果进行比较分析,探讨EXIT曲线图的优点和进一步应用前景。     

基于EXIT图的Turbo均衡LDPC码性能分析及优化研究

EXIT图是用来分析级联系统中外信息迭代交换的重要工具,本文将Brink的基于EXIT图的优化MIMO信道LDPC码的思想推广到用于Turbo均衡的LDPC码性能分析及码结构设计优化中。文章首先给出了基于互信息的接收机具体分析模型,接着分别讨论了接收机分析模型中两个单元的EXIT曲线:线性MMSE均衡器和VND(variable node decoder)的联合EXIT曲线,CND(check node variable)的EXIT曲线的详细计算步骤。进一步以获得的EXIT曲线为基础,提出了用于Tur- bo均衡的LDPC码的码结构优化算法,EQVAC-EXIT(EQVAC:equalizer VND and CND)算法,算法能够自动地进行码集噪声门限值计算及优化次数分布对的搜索。最后的数值仿真结果表明,(3,6)正则码及优化得到的非正则码的噪声门限值距离Narayanan的结果仅相差0．03dB左右,优化得到的边的次数分布及节点的次数分布与Narayanan的结果相比也很接近。     

基于EXIT Chart的码率兼容LDPC码的构造

提出了一种码率兼容LDPC(Rate-Compatible LDPC,以下简称RC-LDPC)码的构造方法.通过该方法构造所得到的一个高码率LDPC码的校验矩阵(H矩阵)中所包含的其它低码率LDPC码的度分布对都是通过码率兼容约束EXIT Chart优化得到.仿真结果表明这样优化得到的各个码率的LDPC码性能与采用普通的最优约束EXIT Chart优化所得到的LDPC码的性能接近.     

Rice信道下LDPC码密度进化的研究

应用低密度奇偶校验(LDPC)码译码消息的密度进化可以得到码集的噪声门限,依此评价不同译码算法的性能,并可以用来优化非正则LDPC码的次数分布对。该文首先以Rice信道下正则LDPC码为例,讨论了不同量化阶数及步长时BP,BP-based 和offset BP-based 3种译码算法的DDE(Discrete Density Evolution)分析,接着在offset BP-based译码算法的DDE分析基础上,采用差分进化方法对Rice信道下非正则LDPC码的次数分布对进行了优化,得出了相应的噪声门限。最后,给出了Rice信道下码率为1/2的优化非正则LDPC码的概率聚集函数(PMF)进化曲线。     

基于软门限LDPC码的中继信道容量实现

LDPC（Lowdensity parity code）码是逼近香农界的信道码。为了逼近香农界,其优化一般采用硬门限准则。但当信道容量小于编码码率时,LDPC无法正确译码。因此,提出从软门限的角度优化LDPC码,使得在码率超过信道容量时,接收端仍可以部分译码,并将该LDPC码用于单中继信道中,解决使用解码前传（DF,decode and forward）的中继信道容量瓶颈问题,进而提高信道容量。还考虑中继节点使用Slepian-Wolf信源编码,降低中继节点到目的节点的信道质量要求的同时,仍能保证无失真译码。     

卫星通信系统中可变码率LDPC码设计方法

提出了一种基于准循环置换扩展的卫星通信系统可变码率LDPC码设计方法.分析了卫星通信信道的Loo模型及莱斯分布简化模型以计算置信传播解码算法中反映信道特征的初始消息密度,然后使用离散密度进化和粒子群优化在莱斯信道下搜索有较高噪声门限的度分布对,接着利用PEG方法构造具有双对角线结构、围长大于4的基本矩阵,从而确保构造的LDPC码性能较高,最后通过准循环置换扩展基本矩阵得到了多种码率的LDPC码.仿真结果表明,在中低度遮蔽情况下莱斯分布简化模型能很好地近似Loo模型,设计的LDPC码具有线性的编码复杂度,易于工程实现,且性能优良.     

LDPC码的优化设计

通过码结构优化设计,可以得到性能接近香农限的LDPC好码,其关键是寻找好的次数分布对。本文阐述了几种有效分析LDPC码性能的方法：密度演进分析,高斯近似分析及基于EXIT图的方法,在此基础上给出了LDPC码优化设计的过程。LDPC码结构设计的研究对提高码的性能和进一步推动LDPC码的实际应用有着重要的意义。     

利用EXIT图分析信源码率对双LDPC码系统的影响

双LDPC( DLDPC)码系统是一种高性能的信源信道联合编码系统,但是其性能在很大程度上受到信源码率的影响。为了从理论上分析信源码率对DLDPC码系统的影响,推导了外信息转移( EX-IT)函数,并利用EXIT图分析了信源码率对DLDPC码系统的影响,理论分析结果与实际仿真结果一致。进而利用EXIT图估算出DLDPC码系统在不同信源熵情况下的信源码率门限值,该门限值可以用来指导实际系统中信源码率的选取。所提出的分析方法比传统的蒙特卡罗仿真法更加简捷、直观。     

编码协作MARC上全分集LDPC码的实现与性能分析

本文研究了多接入中继信道(MARC)上全分集LDPC码的实现与性能。首先,分析了MARC模型及其固有分集,然后构造了在MARC上能取得全分集的LDPC码,新构造的码字采用根校验节点把源节点传输与中继节点传输联系起来,从而获得全分集。接着,研究了所构造码字的密度演化过程,在密度演化的基础上,进一步分析了全分集LDPC码校验矩阵的结构,给出了通过提高全分集校验比特的比例,改善全分集LDPC码在MARC上编码增益的方法。仿真结果表明,本文所提算法在MARC信道上不仅能实现全分集,而且能取得较高的编码增益。     

基于PDA+LDPC迭代接收机的分布式协作通信策略

针对同步DS-CDMA协作通信系统,本文考虑在转发节点端和基站端使用随机数据联合检测算法(probabilistic data association algorithm,PDA)与LDPC码译码器级联的迭代接收机PDA+LDPC,基于该迭代接收机结构,给出了一种分布式协作通信策略,研究表明,该策略较集中式协作伙伴选择策略和传统的DAF协作通信策略可取得更好的系统性能.     

半双工译码转发中继信道下的空间耦合RA码设计

针对半双工译码转发中继信道,提出了一种可逼近三节点中继信道容量限的空间耦合RA码的设计方法。针对二进制删除信道,源节点分别向中继节点和目的节点发送空间耦合RA码,中继节点先正确恢复出源节点发送的空间耦合RA,然后再次编码产生额外的校验比特并转发给目的节点;目的节点结合中继节点发送的额外校验比特和源节点发送的空间耦合RA码进行译码,正确恢复出源节点的信息。为了评估所设计的空间耦合RA码在三节点中继信道下的渐近性能,推导了密度进化算法用于计算阈值。阈值分析结果表明,所提出的空间耦合RA码能够同时逼近源到中继链路和源到目的链路的容量限。同时,基于半双工二进制删除中继信道,仿真了所设计的空间耦合RA码的误码性能,结果表明,其误码性能与所推导的密度进化算法计算的阈值结果一致,呈现出逼近于容量限的优异性能,且优于采用空间耦合低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码的性能。     

LDPC-coded cooperative relay systems: performance analysis and code design

We treat the problem of designing low-density parity-check (LDPC) codes to approach the capacity of relay channels. We consider an efficient analysis framework that decouples the factor graph (FG) of a B-block transmission into successive partial FGs, each of which denotes a two-block transmission. We develop design methods to find the optimum code ensemble for the partial FG. In particular, we formulate the relay operations and the destination operations as equivalent virtual MISO and MIMO systems, and employ a binary symmetric channel (BSC) model for the relay node output. For AWGN channels, we further develop a Gaussian approximation for the detector output at the destination node. Jointly treating the relay and the destination, we analyze the performance of the LDPC-coded relay system using the extrinsic mutual information transfer(EXIT) chart technique. Furthermore, differential evolution is employed to search for the optimum code ensemble. Our results show that the optimized codes always outperform the regular LDPC codes with a significant gain; in the AWGN case, when Protocol-II is employed and the relay is close to the source, the optimized code performs within 0.1dB to the capacity bound.     

Low density parity check codes for the relay channel

We propose Low Density Parity Check (LDPC) code designs for the half-duplex relay channel. Our designs are based on the information theoretic random coding scheme for decode-and-forward relaying. The source transmission is decoded with the help of side information in the form of additional parity bits from the relay. We derive the exact relationships that the component LDPC code profiles in the relay coding scheme must satisfy. These relationships act as constraints for the density evolution algorithm which is used to search for good relay code profiles. To speed up optimization, we outline a Gaussian approximation of density evolution for the relay channel. The asymptotic noise thresholds of the discovered relay code profiles are a fraction of a decibel away from the achievable lower bound for decode-and-forward relaying. With random component LDPC codes, the overall relay coding scheme performs within 1.2 dB of the theoretical limit     

Joint iterative decoding for simple-encoding systematic irregular-LDPC-based coded cooperation in non-ideal relay channel

In this paper, a new kind of simple-encoding irregular systematic LDPC codes suitable for one-relay coded cooperation is designed, where the proposed joint iterative decoding is effectively performed in the destination which is in accordance with the corresponding joint Tanner graph characterizing two different component LDPC codes used by the source and relay in ideal and non-ideal relay cooperations. The theoretical analysis and simulations show that the coded cooperation scheme obviously outperforms the coded non-cooperation one under the same code rate and decoding complex. The significant performance improvement can be virtually credited to the additional mutual exchange of the extrinsic information resulted by the LDPC code employed by the source and its counterpart used by the relay in both ideal and non-ideal cooperations.     

基于非正规LDPC码的中继协作通信及其联合迭代译码的性能研究

 本文构造了一种适用于中继协作通信的非正规LDPC系统码,并将双非正规LDPC系统码应用于中继协作系统中. 提出了目的点接收机基于双LDPC码联合Tanner图的对多路接收信号进行联合迭代译码的新算法. 理论分析和数值模拟表明本文所提出的新方法将高效信道编码和协作技术有机地结合起来以充分实现编码协作所具有的潜在分集和编码增益,与非协作系统相比可显著地提高系统性能.     

Joint optimization of power and distance to minimize outage probability in transparent DF relay network

In this paper, we jointly optimize the position of the relay node and transmission power ratio of the source node over the relay node to minimize the outage probability, which can provide guidance for IEEE 802.16j transparent relay node configuration. The result indicates that the outage probability is minimum when the relay is positioned at the midway between the source and the destination, and the transmission power ratio of the source node over the relay node is 11:9. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于LDPC码的多中继HARQ系统研究

根据不同中继节点建立的通信信道衰落特性的不同,利用中继节点可增强无线信道空间分集,提高整个链路的传输性能。纠错码的使用可更有效地提高信道传输效率的特点。文中介绍了基于LDPC码的多中继HARQ系统模型,在不降低传输速率的条件下,可更高效地传输数据。利用Matlab仿真了不同中继个数对系统平均误码率、吞吐量以及平均时延产生的不同影响,仿真结果表明,采用该系统模型可降低系统的平均误码率和平均时延,提高了系统的吞吐量。同时在码长较长的情况下,采用LDPC码的多中继HARQ系统性能优于采用Turbo码的多中继HARQ系统性能。