一种改进的Turbo码Log-MAP译码算法

在传统Turbo码Log-MAP译码算法的基础上,借鉴已有的简化算法,提出了一种改进的Log-MAP译码算法。仿真结果表明,新的算法在大大降低译码复杂度的同时较好地保持了译码性能,使其非常接近Log-MAP算法的译码性能;同时也非常有利于硬件实现。     

局部概率传播译码的非系统低密度卷积码

低密度卷积码(LDCC)是低密度码(LDPC)经由其产生矩阵的侧滑变换成为带状产生矩阵而得到的,具有LDPC和卷积码的误码性能好等一些共同特征。LDCC码的和积算法译码方法可以进一步改进为局部概率传播译码方法。采用流水线结构的局部概率传播译码方法用于LDCC码得到了接近和积算法的译码性能,而且译码延迟比LDPC大为降低,译码器更为简单,便于实时工作。     

流场计算程序自动并行化的帧同步和帧通信策略

针对流场计算中巨大的计算量和存储量要求及并行机使用困难的问题,研究以SPMD模式把结构化网格有限差分算法的串行程序自动并行化后的同步和通信方法。提出了一种有效的帧同步和帧通信策略,在每帧结束时集中进行同步和通信。同时,设计了同步点自动定位算法,它是实现该策略的关键技术。通过分析,证明帧同步和帧通信策略能保证并行流场计算程序的正确性,有效降低同步和通信开销,并便于实现消息传递,从而获得了可观的加速比。     

软输入软输出LDPC码译码算法

提出了一种软输入软输出LDPC码译码算法,采用欧氏距离作为判决准则,通过对欧式距离信息的反对数和进行迭代处理,实现软输入软输出译码;同时,还提出了该算法的一种简化方法,以降低计算复杂度。本文提出的软输入软输出算法无需接收信号的信噪比和信道状态即可实现译码,并且在性能无明显损失的前提下降低了计算复杂度。仿真结果表明,在性能与和积译码算法性能相近的情况下,计算复杂度比和积译码算法的复杂度下降了约10%。     

Turbo乘积码编译码算法研究

介绍了基于Chase算法[1,3]的Turbo乘积码软入软出(SISO)迭代译码算法。对Turbo乘积码在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的性能进行了仿真和分析,结果表明:Turbo乘积码译码复杂度较低,在编码效率较高时,仍具很好的译码性能。     

CCSDS近地LDPC译码算法研究

针对CCSDS（空间数据系统咨询委员会）推荐的近地LDPC（低密度奇偶校验）码技术进行了研究,建立了和积译码算法、对数似然和积译码算法、最小和译码算法的数学模型,并对上述译码算法的译码复杂度和译码性能进行了仿真分析.分析结果表明,和积译码算法与对数似然和积译码算法的译码性能距离香农限1.2 dB,最小和译码算法的译码性能距离香农限1.45 dB.因此,提出基于最小和译码算法的改进算法——偏移最小和译码算法与归一化最小和译码算法,并分析了这2种译码算法的译码复杂度,同时进行了大量仿真实验.实验结果表明,当偏移因子β=0.15时,偏移最小和译码算法性能达到最优,译码性能距离香农限1.25 dB;当归一化因子α=0.741 2时,归一化译码算法的译码性能达到最优,译码性能距离香农限1.2 dB.归一化译码算法具有优异的译码性能和合理的复杂度,可以遴选作为CCSDSLDPC的译码算法用于工程实现.此外,还研究了迭代次数对译码性能的影响,结果表明,当迭代次数大于10次时,译码性能提升不再明显,故工程实现时迭代次数应设置为10次.     

一种实用的Turbo码编译码设计

Turbo码对解决远距离微弱信号处理问题提供了良好的途径,然而其交织器对存储的要求和译码算法的复杂性,提高了其工程实现的难度。本文提出一种实用的方案,采用二次置换多项式（QPP）交织器和线性拟合Log—Map译码算法,减少了计算量,节省了存储空间。同时,通过参量优化设计,提高了纠错性能。仿真实验结果表明,该方案能够满足低信噪比条件下的误码率要求,易于工程实现。     

拉普拉斯白噪声下的分组Turbo码

目前,传统航空测控通信所采用的纠错码大多是建立在高斯信道基础上的。然而,航空测控环境中不可避免存在着多种尖锐的噪声,测控通信纠错码的可靠性能在非高斯信道中尚未得到充分的研究。分析了一类国际航空遥测的分组Turbo码（BTC）在拉普拉斯白噪声信道下的译码和性能。将传统Chase迭代译码算法引入到拉普拉斯白噪声信道中,建立相应的数学模型,同时,基于该数学模型设计了3种不同的译码接收器下的BTC译码方案。仿真结果验证了该数学模型的正确性与可行性,在误码率为10^-4时最佳译码方案相比于硬限幅接收机有3.7 dB的增益,相比原有的高斯信道下的接收机仅有0.6 dB的性能损失。     

AOS自适应帧长传输算法研究

以自适应帧长传输的高级在轨系统(AOS)为对象,从提高系统吞吐量出发,对包信道复用、虚拟信道(VC)复用及帧同步技术进行研究并提出相关的算法。包信道和VC复用算法可有效解决传统固定长度帧的生成与传输问题,降低复用时延,提高复用效率;帧同步算法则解决已有算法受帧长度标识误码影响较严重的问题,提升帧同步性能和数据处理可靠性。在分析、推导并仿真各算法性能公式和参数的基础上,对系统吞吐量性能进行仿真比较。结果表明,新算法能够很好地适应AOS自适应帧长系统,保证系统高吞吐量性能。     

适用于空间通信的LDPC码GPU高速译码架构

鉴于目前空间通信对高速、可重配置信道译码器的需求,利用图形处理器(GPU)的并行化运算特点,提出了一种低密度奇偶校验(LDPC)码软件高速译码架构。通过优化Turbo消息传递译码(TDMP)算法节点更新运算线程块内和块间并行度、减少非规则行重造成的线程分支、降低线程对节点更新信息存储资源的访问延时以及合理量化译码器存储信息来提升译码内核函数的执行效率。并在此基础上引入异步统一计算设备构架(CUDA)流处理机制,设计优化的译码器输入输出数据传输和内核函数之间的执行调度方式以及CUDA流上的译码线程资源配置方式,最大化译码吞吐率的同时降低译码延时。在Nvidia最新的Tesla K20和GTX980平台上对国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥测标准LDPC码进行的TDMP译码实验结果表明,本架构进行10次迭代译码的吞吐率最高可达约500 Mbps,平均译码延时约为2ms左右。与现有结果相比,本架构在保持软件架构配置灵活性的同时更加有效的兼顾了译码吞吐率和延时性能。     

遥测系统中喷泉码的低延时改进算法

针对喷泉码应用于遥测系统时存在较大系统延时的问题,在对其延时特性进行分析的基础上,提出了一种改进的编译码算法.当编码器接收到部分数据符号时,按照预先制定的度选取策略和符号选取策略,选择当前编码符号的度和生成该编码符号的数据符号进行编码.该算法以减小编码延时为目标,通过分析编码符号发送速率的稳定性和可容忍的最长信号闪断时间可确定合理的编码延时.仿真得到了不同丢符号率下的编码延时、系统延时和所需的编码冗余,结果表明,与传统方案相比,改进方案的编码延时减小了一半以上.通过理论分析和仿真验证,得出了改进算法可明显减小基于喷泉码的遥测系统延时的结论.     

分组级短码长LT喷泉码的工程应用

针对LT喷泉码在准单向链路、高差错、链路恶劣易中断的信道环境应用时出现的运算量大、译码时延长、编码效率较低等问题,文章提出使用基于数据分块的分组级短码长喷泉码方案。其思想是将短码长LT码方案和分组级LT码方案结合起来,并且在数据子块的度序列生成过程中加入度值检测机制。实验仿真结果表明:与已提出的LT码方案相比,该方案能够有效地降低译码开销、计算代价和译码时延,提高系统的最大传输效率。     

Achieving the capacity of half-duplex degraded relay channels using polar coding

In this paper, a novel transmission protocol based on polar coding is proposed for the half-duplex degraded relay channel. In the proposed protocol, referred to as the partial message relaying, the relay only needs to forward a part of the decoded source message that the destination needs according to the exquisite nested structure of polar codes. Theoretically, it is proved that the scheme can achieve the capacity of the half-duplex relay channel under the decode-and-forward （DF） cooperation strategy while enjoying low encoding/decoding complexity. Practically, in order to minimize the global transmission power, the optimization of the power allocation is performed between the source and the relay by using information theoretic tools. Furthermore, a joint iterative soft parallel interference cancellation receiver structure is developed to suit to the proposed scheme. Simulation results show that the proposed scheme outperforms the conventional scheme designed by low-density parity-check （LDPC） codes.     

Generalized Feedback Decoding of Convolutional Codes

The use of convolutional codes with feedback decoding is a common error-correction technique in simple communication systems. A drawback of conventional feedback decoding is the limitation to a class of self-orthogonal codes which, in general, are nonoptimum. Based on distance properties of the utilized code and test-error pattern analysis, we propose generalized feedback decoding which does not have the abovementioned limitation. This is minimum distance decoding and can be applied to any convolutional code while still maintaining its simplicity. Therefore, it has the advantage of being easily adopted in existing systems. We can use the relatively complicated Viterbi or sequential decoders in larger terminals and, with the same code, use the proposed decoders in smaller terminals; otherwise, both large and small terminals must utilize the same type of decoder. The proposed decoding scheme could also be used to simplify and speed up sequential decoding. In addition, comparisons of the proposed decoder with other feedback decoders are presented.     

一种新的S-TDMA系统的时隙分配方案

在分析 S-TDMA系统中典型时隙分配方案的基础上,提出了一种新的时隙动态分配方案,使地面站可以根据用户的需求实时地为其分配时隙。采用排队论的方法对时隙动态分配方案中优先级别不同的用户请求的报文延时性能进行了分析对比。仿真结果表明,这种时隙动态分配方案可以大大缩短优先先级别高的用户请求的报文延时,因而适用于用户有应急需求,需要发送长报文的场合。     

基于磁致伸缩作动器的主动隔振系统分析

基于材料的本构方程,建立主动隔振系统的模型,并对其动力学和控制稳定性进行了研究。分析和仿真表明,上层质量对主动控制力的影响较大,采用中间质量的加速度作为反馈量时下层刚度对隔振效果影响明显。在系统的前馈控制形式中,振动频率的变化不会影响系统稳定性,但反馈环节将会降低稳定裕度;在反馈控制形式中,随着振动频率的增大,次通道的延迟作用可能使系统不稳定。      

High Hardware Utilization and Low Memory Block Requirement Decoding of QC-LDPC Codes

This paper presents a simple yet effective decoding for general quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes, which not only achieves high hardware utility efficiency (HUE), but also brings about great memory block reduction without any performance degradation. The main idea is to split the check matrix into several row blocks, then to perform the improved message passing computations sequentially block by block. As the decoding algorithm improves, the sequential tie between the two-phase computations is broken, so that the two-phase computations can be overlapped which bring in high HUE. Two overlapping schemes are also presented, each of which suits a different situation. In addition, an efficient memory arrangement scheme is proposed to reduce the great memory block requirement of the LDPC decoder. As an example, for the 0.4 rate LDPC code selected from Chinese Digital TV Terrestrial Broadcasting (DTTB), our decoding saves over 80% memory blocks compared with the conventional decoding, and the decoder achieves 0.97 HUE. Finally, the 0.4 rate LDPC decoder is implemented on an FPGA device EP2S30 (speed grade -5). Using 8 row processing units, the decoder can achieve a maximum net throughput of 28.5 Mbps at 20 iterations.     

一种基于矩阵分裂的QC-LDPC码Log-BP译码方法

 针对高码率的准循环低密度奇偶校验码（QC-LDPC）提出了一种新的高效的log-BP部分并行译码结构,它通过矩阵分裂,将原监督矩阵分裂成多个小的矩阵,使原本的校验节点更新运算被拆分成多次处理,有效地降低了BP迭代运算的复杂度;通过组织不同小矩阵校验节点更新运算与变量节点更新运算的先后顺序,可以使不同小矩阵的校验节点更新运算与变量节点更新运算同时进行,从而提高译码器的译码速率。该方法既适用于非规则码,也适用于规则码。实验结果表明,与现有的log-BP译码方法相比,在相同的码速率下,校验节点更新单元（CNU）与变量节点更新单元（VNU）规模总量减小1/3;在相同的硬件资源下,译码速率提高1/3,另外该方法使CNU与VNU结构趋于对称,有利于设置更少的流水线级数,获得更好的时钟性能。     

分组码在有记忆删除信道上的性能计算

 本文首先描述了一种有记忆删除信道模型,然后提出了分组码在该信道上的性能的迭代算法。最后以Golay(23,12,7)码为例给出了多种信道参数之下的性能曲线。