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无线光通信系统纠错编码研究进展

物联网学报 2022年第3期6卷 23-36页

作者：梁静远李梦茹王佳帆柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院通信工程系陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048 陕西理工大学物理与电信工程学院陕西汉中723001

无线光通信的信道环境复杂,易受雨、雪、雾等自然现象的影响,通常采用信道编码的方式纠正信道噪声引起的误码,信道编码有里德−所罗门(RS,Reed-Solomon)码、Turbo码、低密度奇偶校验(LDPC,low density parity check)码和极化码等多种类... 详细信息

无线光通信的信道环境复杂,易受雨、雪、雾等自然现象的影响,通常采用信道编码的方式纠正信道噪声引起的误码,信道编码有里德−所罗门(RS,Reed-Solomon)码、Turbo码、低密度奇偶校验(LDPC,low density parity check)码和极化码等多种类型。梳理了纠错码的发展脉络,总结了纠错码用于无线光通信的研究进展并进行对比分析,在此基础上介绍了西安理工大学在该领域的理论和实验研究进展,比较分析了RS码、Turbo码、LDPC码在雨、雪、雾环境下的纠错特性。最后,指出了该领域未来可能的研究方向和挑战,为相关领域未来的发展和研究提供参考。

关键词：无线光通信纠错编码误码率

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高误码率下归零Turbo码帧结构识别

电子学报 2019年第10期47卷 2089-2097页

作者：钟兆根吴昭军刘杰张立民海军航空大学电子基础教研室山东烟台 264001 海军航空大学信息融合研究所山东烟台 264001

现有的高斯消元法在Turbo码帧结构识别中,存在着容错性差且计算量大的缺点,直接导致后续分量编码器以及交织器识别算法无法应用.为此,提出了一种基于矩阵模型列相关性的识别方法.首先在待定帧长下构建分析矩阵,并对其前后相邻两列进行... 详细信息

现有的高斯消元法在Turbo码帧结构识别中,存在着容错性差且计算量大的缺点,直接导致后续分量编码器以及交织器识别算法无法应用.为此,提出了一种基于矩阵模型列相关性的识别方法.首先在待定帧长下构建分析矩阵,并对其前后相邻两列进行差分处理,然后建立关于差分后矩阵列重的统计量,根据码长及其整数倍处必有统计值能通过判决这一特点确定帧长.最后,通过分析正确码长下通过判决的统计值对应的相对位置关系,归纳帧起点的同步方法.仿真结果表明,本文算法在误码率高达0.1条件下,Turbo帧结构参数识别能够达到100%的识别率,与现有方法相比,本文算法计算复杂度更低且识别性能更好,可应用于认知无线电等非协作通信领域.

关键词：纠错编码归零Turbo码帧结构差分处理认知无线电

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基于编码区块链的文件存储方案研究与设计

基于编码区块链的文件存储方案研究与设计

作者：于瑞泽中原工学院

学位级别：硕士

在信息时代,可靠和隐私保障的数据存储和分发是一个关键挑战,需确保数据在存储和传输期间不被篡改或窃听。利用区块链存储重要文件是一个非常有前景的解决方案。随着区块链技术的不断发展,区块链不在局限于加密货币这一金融领域,而是即... 详细信息

在信息时代,可靠和隐私保障的数据存储和分发是一个关键挑战,需确保数据在存储和传输期间不被篡改或窃听。利用区块链存储重要文件是一个非常有前景的解决方案。随着区块链技术的不断发展,区块链不在局限于加密货币这一金融领域,而是即将进入到智能化领域,即区块链3.0。区块链3.0将区块链技术应用到更广阔的领域,为各行各业以及个人提供真实的价值服务。区块链文件存储是区块链应用的研究热点之一。区块链所具备的去中心化、信息防篡改、高冗余存储的特点非常适合存储高价值数据。但基于传统区块链的文件系统存在扩展性问题,无法支持在链上存储大量数据,同时在常用设备上难以存储区块链。针对上述问题,本文提出了一个利用纠错码的编码区块链文件存储系统解决方案。本文的主要内容如下:(1)设计了一个基于编码实用拜占庭容错的安全服务器-客户端存储系统(Secure Server-client Storage System based on Coded Practical Byzantine Fault Tolerant,4SCPBFT)。4S-CPBFT系统中提出了文件编码存储方案(Coding File Storage,CFS)和编码共识协议(Coding PBFT,C-PBFT)。CFS方案使用纠错编码技术,由服务器节点将文件编码成为编码片段。4S-CPBFT系统存在两条链分别为:链一存储原始文件,区块链节点由服务器节点组成;链二存储编码片段,区块链节点由领导节点(在服务器节点中选举产生)与客户端节点组成。CFS方案还设计了编码默克尔树(Coding Merkel Tree,CMT)来验证编码片段的合法性,以及文件解码来实现文件恢复需求。此外,C-PBFT共识协议基于PBFT共识协议设计而来,被用于实现4S-CPBFT系统中数据的分发,是数据存储过程中最后部分,也是最重要部分。(2)针对4S-CPBFT系统的扩展性进行了研究,设计了动态调整的编码分配算法以及可扩展的CMT构造算法以满足系统扩展性需求。对于支持扩展的4S-CPBFT系统还优化了文件解码并进行了系统的安全性分析。(3)通过仿真实验对4S-CPBFT系统中的动态调整的编码分配算法的系统存储开销、C-PBFT共识中的通信开销以及RS纠错编码器进行了验证分析。结果表明,4S-CPBFT系统的存储开销相较于传统区块链由O(n)降低至O(1),这有效解决了使用区块链进行文件存储时的可扩展性问题。C-PBFT共识协议将数据分发时的通信开销最高降低至12.7倍。此外,设计的RS纠错编码器实现了文件的编码,并确保了编码数据的隐私性。

关键词：文件存储区块链纠错编码编码区块链存储缩减

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三阶扭曲广义Reed-Solomon码

山东大学学报(理学版) 2024年

作者：张月闫铭黄俊松闫统江中国石油大学(华东)理学院

构造了三阶扭曲广义里德-所罗门(twisted generalized Reed-Solomon,TGRS)码,刻画了这类码是极大距离可分(maximum distance separable,MDS)码的充要条件,给出了MDS码的新型构造方法,拓展了一阶和二阶TGRS-MDS码的研究。

关键词：纠错编码 MDS码扭曲广义Reed-Solomon码扭曲Reed-Solomon码 Reed-Solomon码

基于样本熵与小波包能量特征提取和Real AdaBoost算法的正常期、癫痫间歇与发作期的脑电自动检测

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生物医学工程学杂志 2016年第6期33卷 1031-1038页

作者：张健钊姜威贲晛烨山东大学信息科学与工程学院济南250100

脑电图(EEG)分析已被广泛应用于疾病的诊断,针对癫痫患者的脑电检测可及时对患者的发病情况作出判断,具有很强的实用价值,因此急需癫痫脑电自动检测、诊断分类技术。为实现患者正常期、癫痫发作间期和发作期各时段脑电的快速、高精度自... 详细信息

脑电图(EEG)分析已被广泛应用于疾病的诊断,针对癫痫患者的脑电检测可及时对患者的发病情况作出判断,具有很强的实用价值,因此急需癫痫脑电自动检测、诊断分类技术。为实现患者正常期、癫痫发作间期和发作期各时段脑电的快速、高精度自动检测分类,本文提出一种基于样本熵(SampEn)与小波包能量特征提取结合纠错编码(ECOC)Real AdaBoost算法的脑电自动分类识别方法。将输入信号的样本熵值和4层小波包分解后的部分频段能量作为特征,并用纠错编码和Real AdaBoost算法相结合的方式对其进行分类。本文采用德国波恩大学癫痫数据库实验数据(含正常人清醒、睁眼与清醒、闭眼,癫痫患者间歇期致痫灶外与致痫灶内及癫痫发作期5组脑电信号)进行了方法有效性检验。研究结果表明,该方法有较强的脑电特征分类识别能力,尤其对癫痫间歇期脑电信号识别率提升显著,上述5组3个时期不同特征脑电信号的平均识别率可达96.78%,优于文献已报道的多种算法且有较好稳定性与运算速度及实时应用潜力,可在临床上对癫痫疾病的预报及检测起到良好的辅助决策作用。

关键词：脑电图癫痫 Real AdaBoost算法样本熵纠错编码

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纠错编码理论在生物信息处理领域的应用

生命科学 2010年第9期22卷 952-958页

作者：刘晓田逢春李素芳重庆大学通信工程学院重庆400044 中国计量学院生命科学学院杭州310018

根据生物系统中存在信息传递并且需要高度稳定性的特性,现代通信工程中的纠错编码理论被应用于生物遗传序列的研究和测试系统的设计。该文介绍其分析基础和现有应用并对未来研究展望。

关键词：纠错编码遗传信息信息处理

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基于免疫克隆选择的最优ECOC编码输出

电子学报 2018年第12期46卷 3044-3049页

作者：雷蕾余晓东王晓丹罗玺王艺菲空军工程大学防空反导学院陕西西安710051 空军研究院系统工程研究所北京100076 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

纠错输出编码(Error Correcting Output Codes,ECOC)是解决模式识别领域多类分类问题的有效工具。在寻找最优编码输出的问题上,现有方法忽略了样本类别之间的相关性,导致学习效率和分类效果低下。为构造数据感知的编码矩阵,提出基于免... 详细信息

纠错输出编码(Error Correcting Output Codes,ECOC)是解决模式识别领域多类分类问题的有效工具。在寻找最优编码输出的问题上,现有方法忽略了样本类别之间的相关性,导致学习效率和分类效果低下。为构造数据感知的编码矩阵,提出基于免疫克隆选择(Immune Clonal Selection Algorithm,ICSA)的最优纠错输出编码方法,将矩阵构造的多约束NP(Non-deterministic Polynomial,NP)难问题转换为优化搜索问题.首先基于分类精度和编码长度定义亲合度函数,然后结合样本知识改进变异交叉算子,根据约束性条件对矩阵进行搜索,从而快速有效地构建最优ECOC编码.实验表明该方法能够在提升多类分类精度的同时加快算法效率,而且输出的编码矩阵更加紧凑.

关键词：多类分类纠错编码免疫克隆选择数据感知编码矩阵多约束优化

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Flash存储中的纠错编码

北京航空航天大学学报 2012年第9期38卷 1176-1180页

作者：康旺张有光金令旭王名邦北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

Flash闪存是一种非易失性的存储器件,随着工艺尺寸的不断减小,存储容量需求的不断增加,存储可靠性与寿命成为Flash生产与应用过程中最严重的两个挑战.基于多级(MLC,Multilevel Cell)"与非(NAND)型"Flash的层级结构特征与读写操作特性,... 详细信息

Flash闪存是一种非易失性的存储器件,随着工艺尺寸的不断减小,存储容量需求的不断增加,存储可靠性与寿命成为Flash生产与应用过程中最严重的两个挑战.基于多级(MLC,Multilevel Cell)"与非(NAND)型"Flash的层级结构特征与读写操作特性,构造了一种基于正交映射的纠错编码方法,给出其编解码原理与结构,并分析其纠错能力.在此基础上,分析了该编码方法在Flash存储系统中的两种典型应用场景,即分布式多用户共享存储以及历史数据的无差错恢复.此外,Flash存储单元的可靠性受擦除次数的限制,其寿命相当有限,该编码方法可以有效地利用坏块来提高Flash的整体生命周期.分析结果表明:不改变整体结构,只需对编码模块进行简单调整,即可实现多种实际应用需求.

关键词：闪存纠错编码正交映射多用户共享数据恢复

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光存储系统中信道建模与纠错方法的研究

光存储系统中信道建模与纠错方法的研究

作者：蒋瑾翎华中科技大学

学位级别：硕士

信息存储的需要推动着光存储技术向超高密度方向发展,基于聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)材料的多层光存储是其中一大研究热点。PMMA光盘选择新的介质材料和记录方式,带来了许多区别于传统光盘的误码问题。除了电路噪... 详细信息

信息存储的需要推动着光存储技术向超高密度方向发展,基于聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)材料的多层光存储是其中一大研究热点。PMMA光盘选择新的介质材料和记录方式,带来了许多区别于传统光盘的误码问题。除了电路噪声、激光源噪声等因素,PMMA光盘上的数据还会受到码间串扰的影响,使用过程中形成的划痕、污点等也会引入连续错误。因此PMMA光存储系统需要一个同时具备高随机纠错能力和长突发纠错能力的纠错方法保证数据可靠性。光存储信道的错误特征可以用一个隐马尔科夫模型描述。基于Fritchman模型和其等效模型建立的光存储信道模型具有参数估计的计算量小、表征有记忆信道的能力强的优点,适合PMMA光存储系统,支持对纠错方法的纠错能力进行理论预测,并根据理论误码结果指导纠错方法的设计和改进,加速设计和开发流程。为了与现有的光存储系统兼容,数据经过分块、扰频、纠错编码、交织、调制后以物理扇区的形式刻录在PMMA光盘上。纠错方法的设计主要包括纠错编码的设计和交织方法的设计,纠错编码与纠错能力的大小直接相关,而交织则可以弥补编码纠正突发错误能力的不足。适合PMMA光盘错误特征的纠错方法权衡了算法实现复杂度、编码交织时延、误码率和编码速率等设计要素,选择了乘积码作为编码方法,虽然引入了更多的冗余数据,但是构造灵活、复杂度低,提高了误码校正块的纠错能力。在编码后引入的交织方法可以将同一码字中的连续突发错误分散到多个码字,增强纠错编码纠正突发错误的能力。理论分析基于建立的信道模型和纠错方法的特性进行,推导出了纠错方法在错误率为10的特定信道上的理论误码概率公式,验证了设计的纠错方法及确定的参数能将用户数据误码率降低至10,满足应用需求。同时基于编解码软件的仿真实验验证了该方法的纠错性能,测试结果显示,在原始数据错误率为10时,测试样本中的所有随机错误和短突发错误都能被纠正,具有良好的纠错表现。

关键词：光存储纠错编码数据交织信道建模