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无线体域网物理层传输编码理论综述:低密度奇偶校验码优化设计

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电子与信息学报 2023年第8期45卷 2818-2827页

作者：宋丹许志平洪少华王琳厦门大学信息学院信息与通信工程系厦门361005 集美大学海洋信息工程学院人工智能系厦门361021

面向无线体域网(WBAN)传输环境,该文主要论述信道编码与联合信源信道编码系统的码字设计。针对物理层的低功耗和高可靠传输需求,从低密度奇偶校验(LDPC)码的优化设计角度展开,主要在信道模型分类、传输系统构建、技术挑战与解决方案、... 详细信息

面向无线体域网(WBAN)传输环境,该文主要论述信道编码与联合信源信道编码系统的码字设计。针对物理层的低功耗和高可靠传输需求,从低密度奇偶校验(LDPC)码的优化设计角度展开,主要在信道模型分类、传输系统构建、技术挑战与解决方案、信道适配性编码设计这4个层面进行梳理和总结。最后,对WBAN环境下LDPC码优化设计的未来研究工作进行展望,为构建下一代通信技术提供参考。

关键词：低密度奇偶校验码无线体域网物理层编码优化

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低密度奇偶校验码的压缩感知重构

吉林大学学报（工学版） 2015年第3期45卷 985-990页

作者：张轶达新宇褚振勇空军工程大学信息与导航学院西安710077

针对压缩感知(CS)中由观测噪声引起的信号重建误差问题,提出利用非相关性约束理论作为衡量压缩重建条件的重构误差向量的方法。该方法基于线性分组码中稀疏校验矩阵的零化子特性,建立了以误差向量为目标信号的线性规划问题,实现了低密... 详细信息

针对压缩感知(CS)中由观测噪声引起的信号重建误差问题,提出利用非相关性约束理论作为衡量压缩重建条件的重构误差向量的方法。该方法基于线性分组码中稀疏校验矩阵的零化子特性,建立了以误差向量为目标信号的线性规划问题,实现了低密度奇偶校验(LDPC)码的压缩感知重构。仿真结果表明:在加性高斯白噪声信道和原对偶内点算法下,选取的3种LDPC码均具备较强的信号重构能力,其中Mac Kay随机码的相关性系数较小,因此在信噪比为-1 d B时就可达到100%的误差向量重构成功率。同时表明在满足误比特率要求下,CS-LDPC码可使系统实现低信噪比下的高可靠性通信。

关键词：通信技术压缩感知低密度奇偶校验码信号重构互相关系数零化子矩阵

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低密度奇偶校验码迭代译码算法的误码平台特性

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清华大学学报（自然科学版） 2009年第1期49卷 61-64页

作者：陈为刚殷柳国陆建华清华大学电子工程系北京100084

为研究低密度奇偶校验(LDPC)码在采用不同译码算法时的误码平台特性,利用硬件仿真系统实际测试数据,对LDPC码采用不同迭代译码算法的误码平台特性进行统计分析。分析结果表明:LDPC码采用和积(SP)算法或修正最小和(MMS)算法译码失败后,... 详细信息

为研究低密度奇偶校验(LDPC)码在采用不同译码算法时的误码平台特性,利用硬件仿真系统实际测试数据,对LDPC码采用不同迭代译码算法的误码平台特性进行统计分析。分析结果表明:LDPC码采用和积(SP)算法或修正最小和(MMS)算法译码失败后,残留错误比特数目一般很小;因此,LDPC码可作为级联码的内码,实现极低的误比特率。与MMS算法相比,SP算法译码后错误码字中的残留错误比特通常更少,更适合级联码。基于上述分析设计的级联码可以在较低的门限下实现低于10-10的误码率。

关键词：迭代译码算法低密度奇偶校验码误码率特性平台 LDPC码级联码测试数据

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低密度奇偶校验码加权大数逻辑译码研究

西安交通大学学报 2013年第4期47卷 35-38,50页

作者：张立军刘明华卢萌北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对低密度奇偶校验(LDPC)码加权大数逻辑(WMLG)译码物理意义问题,提出了一种基于最大对数最大后验概率(max-log MAP)译码的推导方法。该方法利用幂求和的对数近似表达式给出信息位的对数似然比(LLR),理论证明了WMLG译码与max-log MAP... 详细信息

针对低密度奇偶校验(LDPC)码加权大数逻辑(WMLG)译码物理意义问题,提出了一种基于最大对数最大后验概率(max-log MAP)译码的推导方法。该方法利用幂求和的对数近似表达式给出信息位的对数似然比(LLR),理论证明了WMLG译码与max-log MAP译码的等价性。仿真结果也进一步表明,与MAP译码相比,max-log MAP译码的复杂度大为降低,而译码性能的损失微乎其微。WMLG译码与max-log MAP译码的等价关系表明,基于WMLG译码的混合译码算法都可看作max-log MAP算法的改进,这对于设计LDPC码的新型混合译码算法有较好的指导作用。

关键词：低密度奇偶校验码加权大数逻辑最大对数最大后验概率

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基于GPU的低密度奇偶校验码译码加速技术

计算机应用 2022年第12期42卷 3841-3846页

作者：徐启迪刘争红郑霖广西无线宽带通信与信号处理重点实验室(桂林电子科技大学) 广西桂林541004

随着通信技术的发展,通信终端逐渐采用软件的方式来兼容多种通信制式和协议。针对以计算机中央处理器(CPU)作为运算单元的传统软件无线电架构,无法满足高速无线通信系统如多进多出(MIMO)等宽带数据的吞吐率要求问题,提出了一种基于图形... 详细信息

随着通信技术的发展,通信终端逐渐采用软件的方式来兼容多种通信制式和协议。针对以计算机中央处理器(CPU)作为运算单元的传统软件无线电架构,无法满足高速无线通信系统如多进多出(MIMO)等宽带数据的吞吐率要求问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的低密度奇偶校验(LDPC)码译码器的加速方法。首先,根据GPU并行加速异构计算在GNU Radio 4G/5G物理层信号处理模块中的加速表现的理论分析,采用了并行效率更高的分层归一化最小和(LNMS)算法;其次,通过使用全局同步策略、合理分配GPU内存空间以及流并行机制等方法减少了译码器的译码时延,同时配合GPU多线程并行技术对LDPC码的译码流程进行了并行优化;最后,在软件无线电平台上对提出的GPU加速译码器进行了实现与验证,并分析了该并行译码器的误码率性能和加速性能的瓶颈。实验结果表明,与传统的CPU串行码处理方式相比,CPU+GPU异构平台对LDPC码的译码速率可提升至原来的200倍左右,译码器的吞吐量可以达到1 Gb/s以上,特别是在大规模数据的情况下对传统译码器的译码性有着较大的提升。

关键词：图形处理器计算统一设备架构低密度奇偶校验码并行计算信道译码

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低密度奇偶校验码的低复杂度迭代译码算法

应用科技 2023年第5期50卷 88-91,109页

作者：杜伟沈金科李亚中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007

迭代大数逻辑(iterative majority-logic decoding,IMLGD)译码算法是低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的一类重要的迭代译码算法。相对LDPC码基于置信传播准则的译码算法,IMLGD译码算法的复杂度有所降低,但是性能有所... 详细信息

迭代大数逻辑(iterative majority-logic decoding,IMLGD)译码算法是低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的一类重要的迭代译码算法。相对LDPC码基于置信传播准则的译码算法,IMLGD译码算法的复杂度有所降低,但是性能有所下降。针对这一问题,提出了一种修正迭代大数逻辑译码算法(modified iterative majority-logic decoding,MIMLGD)。该算法利用校验方程的置信度对译码迭代过程中的各比特外信息进行修正。仿真结果表明,提出的MIMLGD译码算法相对于原始迭代大数逻辑译码算法在同样信噪比下具有更低的误比特率。此外,该算法保持了IMLGD译码算法的低复杂度特征,并且避免了对于特定的码搜索修正因子的过程,具有良好的通用性,是实际应用的良好选择。

关键词：低密度奇偶校验码大数逻辑译码迭代译码低复杂度置信度稀疏校验矩阵加性高斯白噪声置信传播

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低密度奇偶校验码中不同译码算法之间的对比

无线通信技术 2022年第3期31卷 16-19,23页

作者：李慧柳铮易卫明 75775部队昆明650000 电信科学技术第四研究所有限公司西安710061

前向纠错码中的LDPC码给出了非常逼近香农限的结果。当算法复杂度和时延没有限制的时候这种结果可以实现。我们对log域SPA算法和概率域SPA算法进行了比较,通过比较得到在码率相同的情况下,码长的增长会改善算法的性能。概率域SPA算法在... 详细信息

前向纠错码中的LDPC码给出了非常逼近香农限的结果。当算法复杂度和时延没有限制的时候这种结果可以实现。我们对log域SPA算法和概率域SPA算法进行了比较,通过比较得到在码率相同的情况下,码长的增长会改善算法的性能。概率域SPA算法在性能上优于log域SPA算法,而log域SPA算法的实现复杂度要低于概率域SPA算法。

关键词：低密度奇偶校验码和积算法 log域概率域

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低密度奇偶校验码的混合译码算法

系统仿真学报 2018年第10期30卷 4009-4013页

作者：曲国伟宋晓萍烟台南山学院山东烟台265713

基于低密度奇偶校验(LDPC)码的软判决迭代译码与删除译码方法,提出了一种混合译码算法。若软判决迭代译码达到最大迭代次数检测到无法纠正的错误,则根据各比特在迭代译码过程中的累积可靠性,对各比特进行0、1或者删除的逐一判决,然后对... 详细信息

基于低密度奇偶校验(LDPC)码的软判决迭代译码与删除译码方法,提出了一种混合译码算法。若软判决迭代译码达到最大迭代次数检测到无法纠正的错误,则根据各比特在迭代译码过程中的累积可靠性,对各比特进行0、1或者删除的逐一判决,然后对判决结果进行删除译码。对中等码长的随机LDPC码的仿真结果表明,通过合理设置混合译码算法中迭代译码的最大迭代次数,可以使得混合译码算法相对于软判决迭代译码算法在增加很少平均复杂度下获得纠错性能的提升。

关键词：低密度奇偶校验码混合译码迭代译码删除译码

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低密度奇偶校验码的性能分析与水下通信验证

应用声学 2012年第2期31卷 152-158页

作者：戚肖克李宇隋天宇黄海宁中国科学院声学研究所北京100190

在ADSP-BF561上实现了低密度奇偶校验码的编码算法。为解决编码复杂度高的问题,将校验矩阵变换后存入数据空间。为节省存储空间,采用压缩算法,并提出相应的编码算法,没有增加复杂度。对不同码率的低密度奇偶校验码在不同信道中的性能进... 详细信息

在ADSP-BF561上实现了低密度奇偶校验码的编码算法。为解决编码复杂度高的问题,将校验矩阵变换后存入数据空间。为节省存储空间,采用压缩算法,并提出相应的编码算法,没有增加复杂度。对不同码率的低密度奇偶校验码在不同信道中的性能进行仿真分析。将不同码率的低密度奇偶校验码应用于水声通信系统进行浅海试验,结果表明低密度奇偶校验码能提高通信系统的鲁棒性,码率越低性能越好。当解码前符号信噪比在7～8dB时,可达到近似无误码的通信性能。

关键词：水下无线通信低密度奇偶校验码数字信号处理器和积译码算法