Sliding window decoding algorithm for spatially coupled LDPC codes with a variable window

Spatially coupled low density parity check (SC-LDPC) codes can achieve a better decoding performance with a small message recovery latency due to the sliding window decoding. An improved decoding scheme based on window extension is proposed for further enhancing the performance of the sliding window decoding. In contrast to conventional sliding window decoding, the window size of this scheme can vary according to the average logarithmic likelihood ratio (LLR) value of the target symbol. Specifically, for every iteration in the decoding process, we compare the average LLR value of the target symbol with the preset threshold. If the average LLR value of the target symbol is less than the preset threshold and the current window size does not exceed the maximum size, the decoding window size adds one and then performs a new iteration with the new window size. By this means, the scheme can achieve trade-off between decoding performance, complexity and latency. Simulation results on the additive white Gaussian noise (AWGN) channel show that this scheme can significantly improve the sliding window decoding performance of SC-LDPC codes.     

LDPC码偏移最小和译码算法中量化问题的研究

为改善低密度奇偶校验(LDPC)码的量化译码算法的译码性能,提出了一种改进的4比特量化偏移最小和(OMS)译码算法.改进的OMS译码算法中对接收信号和后验信息进行了量化处理.仿真实验表明,在高信噪比情况下,与接收信号4比特量化相比,改进的量化OMS译码算法可以降低误码率.     

新的高效LDPC码的译码方法

对于LDPC码的译码算法——和积算法,提出了一种新的基于差分的译码算法,其主要思想是：在LDPC码的二部图上所传递的消息是概率的差分值,而对于校验节点和消息节点的更新都是在特定的加法域中进行. 针对校验节点的更新,还可以选择若干个绝对值最小的差分值进行运算,以进一步降低复杂度. 与传统的基于对数似然比的译码方法相比,新算法的计算复杂度有很大降低,而译码性能和收敛速度没有明显损失.     

一种加速收敛的LDPC码置信传播译码算法

分析了LDPC码置信传播译码算法,研究了置信传播译码算法过程中传递消息的收敛特性,提出了一种旨在降低算法迭代次数的修正的BP算法．仿真结果表明,该算法的迭代次数约为标准BP算法的1／2,但性能的恶化并不大     

陆地移动卫星信道中的LDPC码分析与优化

针对移动环境中信号易受到信道衰落影响的问题,将低密度奇偶检验码应用于经历阴影-赖斯衰落的陆地移动卫星信道,证明了信道对称条件,给出了译码稳定性条件,推导了香农容量限; 基于密度进化理论获得译码门限,并结合差分进化算法对不规则码的度分布进行了优化．仿真结果表明,译码门限能够很好地预测码字性能,且优化的不规则码门限距离香农限仅有0.1dB; 在相同码长条件下,优化码的误码性能优于规则码和新一代数字卫星广播标准使用的码字,适合陆地移动卫星信道传输．     

LDPC码的分层类拟合修正最小和译码算法

低密度奇偶检验码（LDPC）是一种广泛使用的信道编码,尤其在长码时性能更佳。与编码相对应的便是译码,起初LDPC译码算法的复杂度很高,因此在最小和（MS）译码算法中为了降低算法的复杂度,采用了近似运算,虽然有效地降低了算法的复杂度,却牺牲了部分的误码性能。针对这一现象,本文在最小和译码算法的基础上,再一次作出近似运算,提出类拟合修正最小和（CFMMS）译码算法。该算法会根据MS算法中的非线性函数构造出一种类拟合函数,可以对不同阈值内的变量节点信息作出不同的处理,尽可能实现对校验节点更新过程的准确补偿,使得到的结果更加接近于置信传播算法;在此基础上,应用分层式调度策略,提出一种分层类拟合修正最小和（LCFMMS）译码算法,改变了节点信息的更新顺序,提升了迭代更新中节点信息的可靠度,使得译码的收敛速度得以提升,同时节省了存储空间。仿真和数值结果表明,该文提出的译码算法在一定程度上提升了误码性能,且运算复杂度低、译码收敛速度快。     

Selection algorithm of finite alphabet iterative decoders for LDPC codes

An efficient selection algorithm for finite alphabet iterative decoders (FAIDs) is presented for LDPC (low-density parity-check) codes over the BSC (binary symmetric channel). By taking advantage of the characteristics of decoding rules for variable nodes on Tanner graphical presentations, a set of candidate FAIDs is constructed for some typical LDPC codes. Based on the evaluation of decoding performance for the received channel messages with various additional bias noise inputs derived from trapping sets, the statistical optimal FAID can be rapidly selected from the candidate FAIDs. Finally, simulation results show the validity of the proposed algorithm.     

快速低密度校验码迭代译码量化算法

提出一种低密度校验码快速量化置信传播译码算法，其中量化电平标号作为定点算术操作数，运算由寻址表完成，中间计算以较高精度包含在表中，该算法具有明显低的时间复杂度，应用对称特性，可以显著降低所需存储容量；在不增加复杂度的前提下，可以方便地实现均匀及各种为改进性能而设计的非均匀量化方案；适当增加复杂度还可实现时变译码，该算法使低密度校验码在实际通信系统中的应用比时已经接近连续译码，而高信誉噪比时比连续译码差0.2dB。合适的高阶量化译码可以获得接近连续译码的性能，高信噪比时甚至优于连续译码。     

一种简化的GF(q)-LDPC码译码算法

提出一种简单高效的GF(q)-LDPC码译码算法,将对数似然比和积译码算法中的雅可比对数利用一阶泰勒级数近似,从而降低译码时校验点计算的复杂度.与目前广泛应用的Offset min-sum算法相比较,在BER为10-4处性能有0.2 dB左右的提升,并且本算法中的参数设计独立于有限域的阶数.     

用于多址接入信道的LDPC码优化设计

将低密度校验码（LDPC）用于多址接入信道,直接采用不同的校验矩阵作为区分用户的唯一特征;采用一种简化算法对多址接入信道因子节点的消息进行更新,并为多用户低密度校验码的消息传递过程设计了高斯近似密度进化算法,在此基础上用差分进化算法对非规则低密度校验码的度序列进行优化设计．分析和仿真结果表明,所设计的非规则低密度校验码在多址接入信道中具有良好性能．     

LDPC码的快速收敛译码算法

给出了一种置信传播算法双向信息传递策略的实现方案,并基于矩阵分解提出了一种LDPC码的快速收敛译码算法——串行级联译码算法．密度进化理论分析和计算机仿真结果表明,与置信传播算法相比,串行级联译码算法可获得更快的收敛速度和较好的译码性能．     

LDPC码量化和积译码的高效实现

提出了一种改进的高效量化和积算法(sum-product algorithm,简称SPA)．该算法只涉及加减法、比较和查表运算,并且每轮迭代译码的运算次数少于前／后向算法,从而大大降低了计算复杂度和硬件实现难度．同时,文中还基于这种改进的量化SPA,对采用不同量化方案时LDPC码在AWGN信道下的译码性能进行了仿真．仿真结果表明采用低阶均匀量化时译码性能已经非常接近连续译码．     

优化稀疏LU分解的LDPC编码算法研究

中国移动多媒体广播标准中采用了高度结构化低密度校验码编码.针对该低密度校验码非系统码和非准循环特性,设计了一种基于LU分解的编码算法,巧妙地设计了紧凑的矩阵存储方式,修正了行重列重乘积最小化的优化准则,提出了优化的稀疏LU分解.仿真计算结果表明,相对其他文献中的算法,所提稀疏LU分解得到的L和U中元素"1"的个数减少10%,具有更好的稀疏性,进一步降低了编码算法的时间复杂度.因此,基于优化稀疏LU分解的低密度校验码编码算法在中国移动多媒体广播标准实际应用中具有较好的前景.     

Asymmetric spatially-coupled LDPC codes for burst erasure channels

The outstanding performance of Spatially-Coupled Low Density Parity Check(SC-LDPC) codes deteriorates due to burst erasures over the channels with memory. To improve the performance of SC-LDPC codes over burst erasure channels, an asymmetric spatial coupling structure is proposed where the variable nodes at the same position of the protograph are permitted to couple with check nodes with different coupling widths. According to the structural properties of the Asymmetric Spatially-Coupled LDPC (ASC-LDPC) codes, the characteristics of the stopping sets of the base matrices are analyzed. It is shown that the base matrix of an ASC-LDPC code possesses a longer span and a larger cardinality of the minimal stopping set than that of the conventional SC-LDPC code. Thus a longer single-burst erasure or more multiple-burst erasures can be corrected by ASC-LDPC codes. Simulation results show that the proposed asymmetric spatial coupling structure could improve the performance of SC-LDPC codes over both the single-burst erasure channels and multiple-burst erasure channels.     

LDPC编码超宽带系统的迭代多用户检测算法

为了有效抑制多址干扰,提出了一种低复杂度的LDPC编码的超宽带系统的迭代多用户检测算法.所提出的迭代接收结构有3个级:脉冲检测器、符号检测器和信道译码器,每一级输出的软信息作为下一次迭代的先验信息.采用简化的超宽带离散时间信号模型,使接收机复杂度大大降低.仿真结果表明,所提出的算法明显优于传统的准多用户检测算法,并且经过少数次的迭代,即可有效抑制多址干扰,达到单用户的性能.     

多元LDPC码的动态扩展最小和译码算法

多元LDPC码采用扩展最小和(EMS)算法进行译码时,若消息向量长度取值过小,则性能相对其采用多元和积算法(QSPA)有很大损失．针对该问题,提出了一种动态扩展最小和(D-EMS)译码算法．首先,基于Monte Carlo方法研究了消息向量中有效似然值在各GF(q)符号间的分布,得出随着译码迭代次数的增加,有效似然值逐渐集中于少部分符号．因此,D-EMS译码算法先将消息向量长度设为n_m1,一定迭代次数后再将其截短为n_m2,这样译码复杂度可得到有效降低．同时,为了降低译码器实数比较运算复杂度,D-EMS算法校验节点基本步骤采用检泡(BC)算法．复杂度分析和仿真结果表明,在合理的参数设置下,D-EMS算法在有效降低EMS算法译码复杂度的同时,其性能在AWGN和Rayleigh衰落信道下均逼近相应EMS算法,因此可有效应用于基于多元LDPC码的实际通信系统．     

一种改进的卷积LDPC码置信传播译码算法

针对卷积LDPC码译码时延长的问题,提出了一种高效的译码算法．在每步迭代过程中运用反馈消息,能更加有效地更新变量节点消息,并采用比重因子法减小了由于因子图中环的存在而产生的误差传播,从而大大减少了译码迭代次数,提高了译码的收敛速度．仿真结果表明,该译码算法减小了5/8的译码时延,并降低了译码复杂度,同时获得了比现有的置信传播算法更好的纠错性能,而且在相同的迭代次数下,本算法在BER为10^-6时获得了0.16 dB的增益．     

利用空间耦合LDPC码的双向软信息中继方案

为研究低信噪比区域中继节点解码过程的误差影响,提出一种基于空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码的双向软信息中继方案,以及一种精确度更高的模型以描绘软符号上的残留噪声特征.提出的方案在目的节点使用了一个预先计算的查找表,使得残留噪声比例因子和软误差方差的计算更加简便.与以往的软噪声建模技术相比,提出的方案降低了信令开销.另外,为修正目的节点处的等效噪声方差,引入了方差修正因子.仿真结果表明:与其他同类方案相比,提出的中继方案在误比特率方面取得了明显改善.     

多进制LDPC码的LU分解编码算法

为了解决多进制低密度奇偶校验（LDPC）码的通用编码,从Tanner图结构出发,利用下三角和上三角(LU)分解进行编码的算法,以保证矩阵稀疏性为目标,详细推导了与分析行主元策略、行列主元策略和行列相乘主元策略等主元选取策略,并对所提算法进行了仿真. 测试结果表明,相比于现有LDPC码LU分解编码方法,新算法能将矩阵稠密度降低一半以上,为多进制LDPC码通用编码算法的应用奠定了基础.     

快速傅立叶变换在多进制LDPC码译码中的应用

快速傅立叶变换的引入使得多元LDPC(低密度奇偶校验)码的译码复杂度大大降低。然而,其内在原理却并没有得到很好的解释。基于两个独立随机变量和的概率质量函数计算,本文对快速傅立叶变换在多元LDPC码译码中的应用给出了一种简单且清晰的解释。