5. LDPC

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ldpc的原理与应用

ldpc的原理与应用

LDPC的原理与应用1. 什么是LDPC码LDPC码(Low-Density Parity-Check code)是一种线性纠错码,它的译码算法简单、性能优秀,因此在通信领域得到广泛应用。

LDPC码最早由Robert G. Gallager于1962年提出,近年来在无线通信、卫星通信、光纤通信等领域得到了越来越多的应用。

2. LDPC码的原理LDPC码通常使用矩阵来表示,矩阵的行数和列数分别对应着码字的长度和码字的数量。

LDPC码的特点之一是矩阵的非零元素分布比较稀疏,这也是为什么它被称为“低密度”。

在编码过程中,LDPC码通过将信息位与校验位进行异或运算,生成一组待发送的码字。

在解码过程中,接收到的码字经过译码器处理后得到估计的信息位。

译码算法通常使用迭代算法,例如Sum-Product算法或Message Passing算法。

LDPC码的性能主要取决于码字的结构和译码算法,合理设计码字的结构和选用高效的译码算法对于提高LDPC码的性能至关重要。

3. LDPC码的应用3.1 无线通信LDPC码在无线通信中广泛应用于前向纠错。

通过使用LDPC码,可以提高无线信道的可靠性,减少误码率,从而提高系统的通信质量。

LDPC码在无线通信系统中的应用场景包括卫星通信、移动通信等。

3.2 光纤通信在光纤通信中,由于光纤信道的特点,信号在传输过程中容易受到衰减和失真的影响。

因此,为了提高光纤通信系统的可靠性和传输速率,常常使用LDPC码进行前向纠错。

3.3 存储系统LDPC码也被广泛应用于存储系统中,用于提高存储介质的纠错能力。

在光盘、硬盘等存储介质中,往往存在着一定的失真和噪声,通过使用LDPC码可以对存储数据进行更可靠的纠错。

4. LDPC码的优点LDPC码相比于其他纠错码具有以下优点:•译码算法简单,容易实现;•具有良好的纠错性能,在相同条件下,LDPC码的纠错能力通常比其他纠错码要强;•码长可调,可以根据需要进行灵活的设计,满足不同应用场景的需求。

ldpc译码原理

ldpc译码原理

ldpc译码原理
LDPC译码原理
LDPC(Low-Density Parity-Check)码是一种由Robert Gallager在1960年代提出的一种编码技术,被广泛应用于通信领域中的信道编码和译码中。

LDPC译码原理是指利用LDPC码的结构特点进行译码,以实现在信道传输中更高的可靠性和更好的性能。

LDPC码是一种线性块码,其校验矩阵具有低密度的特点,即大部分元素为0。

在LDPC译码过程中,采用迭代译码的方式,即多次对接收到的码字进行译码,每次译码后更新信息位的概率分布,直到满足一定的条件为止。

LDPC译码原理的核心思想是利用校验矩阵的低密度结构,通过消息传递算法进行译码。

消息传递算法包括和节点更新和校验节点更新两个步骤。

在和节点更新中,根据接收到的信息位和校验节点传递的校验信息,更新每个和节点的信息。

在校验节点更新中,根据和节点传递的信息更新每个校验节点的信息。

通过多次迭代这两个步骤,最终可以得到一个较为准确的译码结果。

LDPC译码原理的优势在于其具有较好的译码性能和低复杂度的特点。

LDPC码的译码性能接近信道容量极限,可以在高速通信系统中得到广泛应用。

同时,LDPC译码算法的复杂度相对较低,适合在硬件实现中使用。

总的来说,LDPC译码原理是利用LDPC码的结构特点和消息传递算法进行译码,以提高通信系统的可靠性和性能。

通过不断优化算法和结构设计,LDPC码在现代通信领域中发挥着重要作用,成为一种重要的信道编码技术。

LDPC编译码方法及应用

LDPC编译码方法及应用

LDPC编译码方法及应用编译码是一种用于纠正或检测码字中错误的技术,在通信系统和存储系统中得到了广泛的应用。

LDPC (Low-Density Parity-Check)编码是一种性能优异的编译码方法,具有较低的复杂度和较高的纠错能力。

本文将介绍LDPC编码的原理、编码方法和在通信系统和存储系统中的应用。

一、LDPC编码原理LDPC码是一种线性块码,编码矩阵稀疏且低密度。

编码矩阵的特点是:每一行包含有k个‘1’,每一列包含有d个‘1’,其中d≥2k,通常d=k+m。

编码矩阵为M×N维,将k个信息位编码成N个码字。

编码过程:首先将k个信息位按照编码矩阵进行线性变换,得到N个码字。

然后,将码字通过信道传输或存储。

在接收端,利用LDPC的解码算法对收到的码字进行纠错。

解码过程:LDPC解码是一种迭代译码算法,基于图论的概念。

解码过程中,将码字作为节点,根据编码矩阵中的连接关系构建一个图,即Tanner图。

图中包含了从码字到校验位的连接和从校验位到码字的连接。

迭代解码算法基于概率图模型,通过消息传递的方式进行信息交换和校验。

解码过程中,每个节点将从相邻节点接收到的消息进行更新,直到满足停止准则为止。

二、LDPC编码方法1. Gallager的生成矩阵构造方法:Gallager提出了一种通过密度增长的方式生成LDPC码的方法,称为GCC(Gallager's construction class)码。

该方法包含三个参数:列重参数r,每列的非零元个数d,每行的非零元个数w。

通过调整这三个参数,可以生成不同性能和复杂度的LDPC码。

2. MacKay-Neal构造方法:MacKay-Neal构造方法是一种基于正交矩阵的构造方法。

首先利用Hadamard矩阵生成一个正交矩阵,然后通过调整行和列的顺序,得到具有良好性能的LDPC码。

3. Quasi-Cyclic(QC)构造方法:QC-LDPC码是一种结构化的LDPC 码,其编码矩阵具有循环性。

ldpc原理

ldpc原理

ldpc原理LDPC是一种前向纠错编码技术,全称为Low-Density Parity-Check Code,中文名为低密度奇偶校验码。

它是一种线性块码,能够在传输过程中对数据进行纠错和恢复。

LDPC编码具有较高的纠错能力和较低的复杂度,因此被广泛应用于无线通信、存储系统和卫星通信等领域。

LDPC编码的原理是通过奇偶校验矩阵对数据进行编码和解码。

奇偶校验矩阵是一种稀疏矩阵,其中包含了校验位和数据位之间的关系。

编码过程中,数据被乘以奇偶校验矩阵,得到一组编码数据。

解码过程中,接收到的编码数据被乘以奇偶校验矩阵的转置矩阵,得到一组校验结果。

校验结果与接收到的编码数据进行比较,如果存在错误,就通过一定的算法进行纠错和恢复。

LDPC编码的一个重要特点是可变长度。

通过调整奇偶校验矩阵的大小和稀疏度,可以得到不同长度的编码数据,以适应不同的传输需求。

较长的编码数据可以提供更高的纠错能力,但也会增加传输延迟。

较短的编码数据可以提供较低的传输延迟,但纠错能力较低。

LDPC编码的性能主要取决于奇偶校验矩阵的设计。

设计一个好的奇偶校验矩阵是一个复杂的过程,需要考虑到传输信道的特性和通信系统的要求。

理论上,LDPC编码可以达到香农极限,即在信道容量上实现无差错传输。

然而,在实际应用中,由于编码和解码的复杂度限制,LDPC编码的性能往往会离理论极限有一定的差距。

LDPC编码的优点是具有较高的纠错能力和较低的复杂度。

相比于其他纠错编码技术,如卷积码和Turbo码,LDPC编码在相同的纠错能力下具有更低的复杂度。

这使得LDPC编码在无线通信等领域得到了广泛应用。

此外,LDPC编码还具有较低的编码延迟,适用于对实时性要求较高的应用场景。

然而,LDPC编码也存在一些挑战和限制。

首先,设计一个好的奇偶校验矩阵是一个复杂的过程,需要耗费大量的计算资源和时间。

其次,LDPC编码的解码过程较为复杂,需要运行大量的迭代计算。

这对硬件实现和实时性要求较高的应用来说是一个挑战。

ldpc中调制原理

ldpc中调制原理

ldpc中调制原理LDPC(Low Density Parity Check)是一种编码技术,主要用于无线通信和数据存储系统中的调制过程。

LDPC的调制原理是通过使用低密度奇偶校验矩阵来检测和纠正传输过程中的错误,从而提高通信系统的可靠性。

LDPC的调制原理是基于奇偶校验码的原理。

在传输数据时,发送端将数据分成多个数据块,并对每个数据块进行编码。

编码时,发送端使用低密度奇偶校验矩阵对数据块进行处理。

该矩阵由0和1组成,其中1表示参与奇偶校验运算的位,0表示不参与。

在编码过程中,发送端根据低密度奇偶校验矩阵对数据块的位进行奇偶校验运算,并生成一组校验位。

这些校验位与数据块一起被传输到接收端。

接收端根据接收到的数据块和校验位,以及相同的低密度奇偶校验矩阵,进行奇偶校验运算。

如果奇偶校验运算的结果与接收到的校验位一致,说明数据传输没有错误;如果不一致,说明数据传输存在错误。

接收端可以通过重新计算校验位来纠正错误。

通过对低密度奇偶校验矩阵进行迭代计算,接收端可以找到最有可能的数据块,从而纠正传输过程中的错误。

如果错误超过了LDPC的纠错能力,接收端将无法纠正错误,需要重新发送数据块。

LDPC的调制原理具有很高的纠错能力和灵活性。

它可以通过调整低密度奇偶校验矩阵的大小和结构,来适应不同的信道条件和传输要求。

LDPC编码技术已经被广泛应用于许多通信系统中,如卫星通信、无线局域网和光纤通信等。

总结起来,LDPC的调制原理是通过使用低密度奇偶校验矩阵来检测和纠正传输过程中的错误。

它通过奇偶校验运算和迭代计算,提高了通信系统的可靠性和纠错能力。

LDPC编码技术的应用范围广泛,是现代通信系统中不可或缺的一部分。

ldpc编码原理

ldpc编码原理

ldpc编码原理LDPC编码原理。

LDPC码(Low Density Parity Check Code),是一种由Robert Gallager于1962年提出的一种线性分组码,它是一种具有低密度校验矩阵的分组码,具有容错能力强,译码性能优秀等特点。

LDPC码在通信领域得到了广泛的应用,特别是在无线通信系统中,由于其良好的性能表现而备受青睐。

接下来,我们将介绍LDPC编码的原理以及其在通信系统中的应用。

LDPC码的原理。

LDPC码的编码原理主要是通过矩阵运算来实现的。

首先,我们需要构建一个稀疏的校验矩阵H,然后将信息位向量乘以校验矩阵H,得到编码后的数据位向量。

在这个过程中,校验矩阵H的每一行代表一个校验方程,校验方程的系数表示了每个数据位与校验位的关系。

通过这种方式,LDPC码实现了对数据的编码,同时也保证了校验矩阵H的稀疏性,从而降低了译码的复杂度。

LDPC码的译码原理是基于图的消息传递算法,即利用信念传播算法(Belief Propagation,BP算法)进行译码。

在译码过程中,译码器会不断地通过消息传递来更新节点的状态,直到达到收敛条件为止。

通过这种方式,LDPC码实现了高效的译码性能,使得其在通信系统中得到了广泛的应用。

LDPC码在通信系统中的应用。

由于LDPC码具有优秀的性能表现,因此在通信系统中得到了广泛的应用。

在无线通信系统中,LDPC码被广泛应用于各种通信标准中,如WiMAX、LTE等。

在卫星通信系统中,LDPC码也被用于地面站与卫星之间的通信链路中。

此外,LDPC码还被应用于光通信系统、存储系统等领域。

总结。

LDPC码作为一种具有低密度校验矩阵的分组码,具有容错能力强,译码性能优秀等特点,因此在通信系统中得到了广泛的应用。

通过对LDPC编码的原理和在通信系统中的应用进行介绍,我们可以更好地理解LDPC码的工作原理,以及其在通信系统中的重要作用。

希望本文对您有所帮助,谢谢阅读!。

ldpc编码原理

ldpc编码原理

ldpc编码原理LDPC编码原理。

LDPC码(Low Density Parity Check Code)是一种由Gallager在1962年提出的一种编码方式,它是一种线性分组码,具有较低的密度,因而得名。

LDPC码在通信领域得到了广泛的应用,尤其在无线通信和卫星通信中表现出色。

本文将介绍LDPC编码的原理及其在通信领域的应用。

LDPC码是一种码长很长的码,通常用在高速通信系统中。

它的编码原理是通过一个稀疏的校验矩阵来实现。

LDPC码的校验矩阵H是一个稀疏矩阵,其中大部分元素为0,只有很少的非零元素,这使得LDPC码的译码算法更为简单高效。

LDPC码的编码过程是通过矩阵乘法来实现的。

假设要对一个数据块进行LDPC编码,首先将数据块乘以LDPC码的生成矩阵G,得到编码后的数据块。

生成矩阵G是LDPC码的一个特殊矩阵,通过它可以将信息位转换为码字。

LDPC码的译码过程是通过校验矩阵H来实现的,译码算法通常采用迭代译码算法,如Belief Propagation算法。

LDPC码的优点之一就是其译码性能优秀。

由于LDPC码的校验矩阵是稀疏的,译码算法可以在迭代次数较少的情况下达到较好的译码性能。

这使得LDPC码在高速通信系统中得到广泛应用,尤其是在无线通信和卫星通信中。

除了在通信领域中的应用,LDPC码还被应用在存储系统中。

由于LDPC码的译码性能优秀,使得它在大容量存储系统中得到了广泛的应用。

LDPC码可以有效地纠正存储系统中的数据错误,提高了数据的可靠性和稳定性。

总的来说,LDPC码是一种译码性能优秀的编码方式,具有较低的密度和较好的纠错能力。

它在通信领域和存储系统中得到了广泛的应用,为高速通信系统和大容量存储系统提供了可靠的纠错编码方案。

随着通信技术和存储技术的不断发展,LDPC码将继续发挥其重要作用,为信息传输和存储提供更加可靠的保障。

LDPC编码的原理和应用将继续受到广泛关注和研究。

LDPC码全面介绍

LDPC码全面介绍

LDPC码全面介绍LDPC(Low-Density Parity-Check)码是一种稀疏图码,是一种在通信和存储系统中广泛使用的前向纠错码。

它的特点是可以实现接近香农极限的通信性能,且译码算法相对简单。

一、LDPC码的原理LDPC码又可分为二进制LDPC码和非二进制LDPC码。

其中,二进制LDPC码是最常用的类型,其每个码字由0和1组成。

以二进制LDPC码为例,其编码过程可以被表示为矩阵乘法,公式为:c=mG,其中c是码字,m是原始信息向量,G是生成矩阵。

译码算法是LDPC码的关键。

现代LDPC码的主要译码算法是迭代译码算法,其中最常用的是和位翻转(Bit-Flip)算法和置信传播(Belief Propagation)算法。

这些算法通过迭代反复修正和更新变量节点和校验节点上的概率信息来进行译码,最终得到最有可能的原始信息。

二、LDPC码的特点1.接近香农极限:LDPC码是一种接近香农极限的前向纠错码,能够提供接近于理论信道容量的通信性能,有效地减小了误码率。

2.译码算法简单:通过迭代的译码算法,LDPC码的译码过程相对简单、低延迟。

3.结构可调:通过调整生成矩阵的结构和参数,可以生成不同结构、不同长度的LDPC码,以适应不同应用场景的需求。

4.物理层实现方便:LDPC码可以通过布尔电路实现,也可以通过矩阵运算进行计算,便于硬件实现。

5.适应多种信道:LDPC码适用于多种信道环境,如高斯信道、AWGN信道、混合信道等。

三、应用领域1.无线通信系统:LDPC码被广泛应用于无线通信系统中,如Wi-Fi系统、蜂窝网络(LTE、5G)等。

它们通过在无线传输中引入LDPC码,提高了系统的传输容量和抗干扰能力,从而提供更高的传输速率和更好的通信质量。

2.光通信系统:LDPC码也被应用于光通信系统中,如光纤通信和光存储系统。

在高速光纤通信中,由于信道噪声和光纤非线性等因素的影响,译码算法的复杂度较低的LDPC码成为了较为理想的纠错码选项。

LDPC码实现及性能研究解析

LDPC码实现及性能研究解析

LDPC码实现及性能研究解析一、LDPC码实现1.编码LDPC码的编码过程是将信息位通过矩阵乘法与生成矩阵进行运算,得到编码后的码字。

生成矩阵的构造可以使用Gallager(密度矩阵)、Quasi-Cyclic(循环移位矩阵)等方法,其中Gallager是应用最广泛的。

2.解码二、LDPC码性能研究1.码长码长是指编码后的码字的比特数,通常表示为N。

码长的选择要根据实际通信系统需求和硬件实现的限制来确定,一般情况下码长越大,编码性能越好。

2.码率码率是指信息位比特数和码长的比值,通常表示为R。

码率的选择通常与通信系统的需求和信道的带宽相关,一般情况下,高码率可以提高系统的传输速率,但也容易增加误码率。

3.BLERBLER是指在一定误码性能要求下,系统中发生误码的比例。

对于LDPC码的性能研究,常常采用误比特率(BER)和BLER之间的关系来进行分析。

通过实验或仿真,可以得到在不同信噪比条件下的BER和BLER曲线,从而评估LDPC码的纠错性能。

三、LDPC码性能研究方法1.理论分析理论分析是基于LDPC码的结构特性和编码解码算法的基本原理,通过数学推导和公式推导等方法,得到LDPC码的性能上界和下界等性质。

理论分析可以提供对LDPC码性能的初步认识和评估,但实际情况可能与理论分析存在一定的差距。

2.仿真仿真是通过计算机模拟通信系统的传输过程,采用不同信道和信噪比条件,通过LDPC码的编译码器进行传输和纠错操作,得到系统的误比特率和误码率等性能指标。

通过大量的仿真实验,可以较为准确地评估LDPC码的性能。

3.实验实验是利用实际的硬件平台进行通信系统的搭建和测试,通过测量系统的误码性能等指标,得到LDPC码在实际系统中的性能表现。

实验通常需要使用专业的通信测试设备和仪器,具有较高的成本和难度。

四、LDPC码性能优化方法1.矩阵选择生成矩阵的选择对LDPC码的性能影响较大,不同矩阵的结构和参数会影响码字长度、纠错性能和解码复杂度等。

ldpc加扰和解扰原理

ldpc加扰和解扰原理

ldpc加扰和解扰原理LDPC(低密度奇偶校验码)加扰和解扰是一种常用于计算机通信和数据存储领域的误码控制技术。

它通过在发送数据前进行加扰操作,并在接收端进行解扰操作,以增强数据的可靠性和抗干扰能力。

LDPC码是一种线性块码,具有优越的纠错性能和较低的复杂度,在4G/5G通信、卫星通信等领域得到了广泛应用。

一、LDPC加扰原理LDPC加扰的目的是通过改变数据的统计特性,减小数据之间的相关性,增加数据的随机性,以提高接收端对数据的识别能力。

它通过对原始数据进行异或操作,与伪随机噪声码序列进行叠加,得到加扰后的数据进行传输。

具体操作步骤如下:1.生成伪随机码:伪随机码是一种满足伪随机性质的序列,可以通过特定算法生成。

在LDPC加扰中,需要生成一段与数据长度相等的伪随机码序列。

2.异或操作:将原始数据与伪随机码进行按位异或操作。

异或操作是一种位运算,两个输入位不同时输出为1,否则输出为0。

通过异或操作,可以改变数据的统计特性和相关性。

3.得到加扰数据:将异或后的数据作为加扰数据进行传输。

4.接收端解扰:在接收端,对接收到的加扰数据进行解扰操作,还原出原始数据。

二、LDPC解扰原理LDPC解扰的目的是还原加扰操作中引入的噪声码,恢复出原始数据。

它通过与加扰操作相反的方式进行操作,对接收到的加扰数据进行异或操作,还原伪随机噪声码,进而得到原始数据。

具体操作步骤如下:1.接收加扰数据:接收端接收到加扰后的数据。

2.生成伪随机码:与发送端相同,接收端也需要生成一段与数据长度相等的伪随机码序列。

3.异或操作:将接收到的加扰数据与生成的伪随机码进行按位异或操作。

4.还原原始数据:通过异或操作,还原出原始数据。

5.误码校验:使用LDPC码的纠错能力对还原的原始数据进行校验,进一步提高数据的可靠性。

LDPC码加扰和解扰原理是通过在发送端和接收端对数据进行异或操作,改变数据的统计特性和相关性,增加数据的随机性,从而提高数据的传输质量和可靠性。

ldpc码的原理和应用

ldpc码的原理和应用

LDPC码的原理和应用1. LDPC码的介绍近年来,低密度奇偶校验码(LDPC码)已经成为一种非常受欢迎的编码技术,被广泛应用于通信和存储系统中。

LDPC码是一种分组码,具有良好的纠错性能和较低的译码复杂度。

LDPC码的原理和应用在通信领域中有着重要的地位。

2. LDPC码的原理LDPC码的原理主要基于图论的方法。

它使用了一种稀疏和低密度矩阵来进行编码和译码。

LDPC码使用Gallager构造法将一个低密度矩阵转换为一个严格的对角矩阵,以提供较好的纠错性能。

LDPC码的编码过程包括将信息位和校验位按照矩阵的规则进行异或运算,并生成一个编码后的数据块。

译码过程则是通过使用一种迭代算法,从接收到的编码数据中恢复出原始信息位。

3. LDPC码的特点LDPC码具有以下几个重要的特点:•纠错性能好:LDPC码具有较低的误码率,可以提供良好的纠错性能。

•译码复杂度低:相比其他编码技术,LDPC码的译码复杂度相对较低。

•可调节性强:LDPC码的纠错能力可以通过调节码的长度和结构进行灵活控制,以适应不同信道条件和应用场景。

4. LDPC码的应用LDPC码在通信领域中有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面:4.1 码片序列发射技术LDPC码在码片序列发射技术中被用作一种克服码机器码片难题和提高系统容量的解决方案。

通过采用LDPC码技术,码片序列可以被有效地生成和传输。

4.2 数字电视在数字电视广播系统中,LDPC码被广泛应用于信道编码。

由于其良好的纠错性能和较低的译码复杂度,可以有效地提高数字电视系统的传输质量。

4.3 光纤通信在光纤通信系统中,LDPC码被用作一种前向纠错码,以提高光传输系统的可靠性。

LDPC码可以有效地降低光纤通信系统中的误码率,并提高信号的传输质量。

4.4 无线通信LDPC码在无线通信系统中也有着广泛的应用。

通过使用LDPC码进行编码和译码,可以提高无线通信系统的抗干扰能力和传输容量。

5. 总结LDPC码是一种重要的编码技术,具有良好的纠错性能和较低的译码复杂度。

LDPC码_分析、设计与构造

LDPC码_分析、设计与构造

LDPC码_分析、设计与构造LDPC码:分析、设计与构造LDPC码(Low-Density Parity-Check Code)是一种融合了纠错编码和图论的错误检测码。

它以其出色的纠错性能和低复杂度的译码算法而备受关注和广泛应用。

一、LDPC码的基本概念与性质LDPC码是一类线性分组码,具有稀疏的校验矩阵以及低密度的校验节点。

它具有良好的容错性能,接近于香农极限,并且支持在高速传输环境下进行高效译码。

在LDPC码的构造中,通常采用正则方式,即对于每一个校验节点,它与相同数目的信息节点相连。

LDPC码的校验矩阵有一个重要特点,即其中每一行和每一列中1的个数都很少,这使得LDPC码的校验矩阵称为稀疏矩阵。

二、LDPC码的设计1. 构造校验矩阵LDPC码的性能与其校验矩阵的特性密切相关。

构造LDPC码的校验矩阵主要有两种方法:随机构造方法和代数构造方法。

随机构造方法是通过随机生成校验矩阵,但随机构造的LDPC码在迭代译码过程中可能不收敛。

代数构造方法是通过代数方式生成校验矩阵,常用的方法有Protais构造法和密图法。

2. 优化校验矩阵为了提高LDPC码的性能,可以通过优化校验矩阵来实现。

一种常用的优化方法是通过增加校验节点和信息节点之间的连接数,提高LDPC码的校验能力。

还可以采用迭代优化方法,通过多次迭代来不断改进校验矩阵。

三、LDPC码的构造LDPC码的构造主要包括编码和译码两个过程。

1. 编码LDPC码的编码过程是将输入信息转换为码字的过程。

以正则LDPC码为例,编码过程可以通过稀疏矩阵的运算来实现。

首先将输入信息放入信息节点,然后通过稀疏矩阵的乘法运算得到码字。

2. 译码LDPC码的译码过程是将接收到的码字恢复为原始信息的过程。

译码算法主要有迭代译码算法和信度传播算法。

迭代译码算法是基于BP(Belief Propagation)算法的,通过信息节点和校验节点之间的信息交互来进行译码。

信度传播算法是一种基于概率的译码算法,通过更新信息节点的概率分布来进行译码。

LDPC码的原理与介绍

LDPC码的原理与介绍

LDPC码的原理与介绍LDPC(Low Density Parity Check)码是一种重要的编码技术,常用于无线通信、数字通信和存储系统中。

它是一种线性块码,具有良好的纠错性能和较低的复杂度。

本文将介绍LDPC码的原理、特点以及应用领域。

1.LDPC码的原理LDPC码的编码过程可以简单描述为:将信息位逐行按照一定规则填入矩阵,然后利用校验矩阵的规则生成校验位。

具体来说,假设有n个信息位和m个校验位,将n个信息位逐行填入n×m的矩阵中的几列,然后根据校验矩阵的规则计算校验位。

最终,通过将信息位和校验位组合起来形成编码序列。

2.LDPC码的特点首先,LDPC码的纠错性能很好。

由于LDPC码采用了稀疏矩阵的编码方式,使得它能够容纳较多的错误比特,并能够实现较低的误比特率。

其次,LDPC码的解码复杂度相对较低。

由于LDPC码的解码过程可以通过迭代方式实现,使得解码算法的复杂度较低,实现简单。

此外,由于稀疏矩阵的特点,LDPC码的解码过程可以高效地并行化实现,使得解码速度更快。

另外,LDPC码能够通过调整校验矩阵的参数来适应不同的应用需求。

对于不同的信道条件和纠错要求,可以通过调整LDPC码中校验矩阵的稀疏度、行权重、列权重等参数来达到更好的纠错性能。

最后,LDPC码具有较长的码长。

LDPC码的码长可以达到很长,甚至可以超过百万比特。

这使得LDPC码在高速通信和存储系统中更为有利,能够处理大量的信息。

3.LDPC码的应用领域由于LDPC码具有良好的纠错性能、较低的复杂度和较长的码长,使得它在许多应用领域中都被广泛采用。

首先,LDPC码在无线通信系统中得到了广泛应用。

它可以用于各种无线传输标准,如Wi-Fi、LTE、5G等。

通过使用LDPC码,可以提高无线信道的可靠性和数据传输速率。

其次,LDPC码在数字通信系统中也得到了广泛应用。

它可以用于数字电视、卫星通信、移动通信等领域,用于提高数字数据的可靠性和传输速率。

5GNR系统中的LDPC编译码技术

5GNR系统中的LDPC编译码技术

通信热点DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.05.0065GNR 系统中的LDPC 编译码技术[钟炜烽 农华斌 李腾飞]低密度检验码作为时下最流行的前向纠错码之一,在5G 通信系统中占据绝对重要的位置。

随机构造的LDPC (Low Density Parity Check Code )虽然具有极佳的性能,但是运算复杂度过高,工业应用价值不高,与之相对比的,准循环构造的LDPC 码在性能和运算复杂度上做了适度的折衷,保证了LDPC 硬件可实现性的同时满足了一定的性能需求,在5G 的三大应用场景下都有很好的表现,满足了eMBB ( enhanced Mobile Broadband ,增强移动宽带)场景下对系统吞吐率和峰值速率的需求、mMTC (massive Machine Type Communications ,大规模机器通信)场景下对连接数量的需求以及uRLLC (ultra Reliable Low Latency Communications ,超高可靠低时延通信)场景下对端到端时延的需求。

为了验证LDPC 在5G NR 系统中的性能,追踪了5G NR 协议内物理层LDPC 编译码的流程,包括CRC 校验模块、信道编码模块和速率适配模块。

也探讨了LDPC 译码算法的演变过程,并着重分析了最小和算法的应用和修正。

钟炜烽广州市无线电监测站工程师。

从事无线电频谱监测、无线电设备检测、相关专业技术设施建设、技术设施运行维护工作。

先后参与撰写《基于超算的无线电监测管理系统建设方案》、《广州市无线电台站检测系统项目可行性报告》、《广州市无线电监测测向站升级改造项目可行性报告》。

农华斌深圳无线电检测技术研究院工程师。

从事无线电检测技术研究,具有各类无线电设备检测经历。

李腾飞深圳无线电检测技术研究院总工程师。

主要研究方向是电磁场和微波、数据驱动的信号处理、频谱分析、检测和共享,具有丰富的无线电设备检测和无线电技术管理经验。

ldpc度分布函数

ldpc度分布函数

ldpc度分布函数【实用版】目录1.LDPC 码的概述2.LDPC 码的度分布函数概念3.LDPC 码的度分布函数特性4.LDPC 码的度分布函数应用正文1.LDPC 码的概述LDPC 码,即低密度奇偶校验码(Low-Density Parity-Check Code),是一种错误纠正码,可以用于数据传输时的错误检测和纠正。

相较于其他类型的纠错码,LDPC 码具有较高的纠错性能和较低的误码率,因此在许多应用场景中得到了广泛应用。

2.LDPC 码的度分布函数概念在 LDPC 码中,每个校验位都对应着一定数量的校验节点,这些校验节点的度数(即连接的边数)称为校验位的度数。

LDPC 码的度分布函数描述了校验位度数与校验节点数量之间的关系,用以衡量 LDPC 码的结构特性。

度分布函数是 LDPC 码设计的关键参数之一,对码的性能有着重要影响。

3.LDPC 码的度分布函数特性LDPC 码的度分布函数具有以下特性:(1) 零度节点:在 LDPC 码中,存在一定数量的零度节点,即不连接任何校验位的节点。

这些节点有助于提高码的纠错性能。

(2) 一度节点:一度节点是指仅连接一个校验位的节点。

在一定程度上,一度节点可以增加码的冗余度,从而提高纠错性能。

(3) 二度节点:二度节点是指连接两个校验位的节点。

合理的二度节点分布可以有效降低码的误码率。

(4) 高度节点:高度节点是指连接多个校验位的节点。

高度节点的数量应控制在一定范围内,以保证码的性能。

4.LDPC 码的度分布函数应用根据 LDPC 码的度分布函数特性,可以设计出具有优良性能的 LDPC 码。

在实际应用中,可以通过调整度分布函数中的各项参数,以满足不同场景下对误码率、码率和纠错性能的要求。

ldpc 校验方程数

ldpc 校验方程数

ldpc 校验方程数1. 介绍Low-Density Parity-Check(LDPC)码是一种错误检测和纠正编码技术,广泛应用于无线通信和存储系统中。

在传输数据的过程中,由于信道的干扰和噪声,传输的数据可能会发生错误。

LDPC码可以通过校验方程的方式,在接收端对传输的数据进行检测和纠正,提高数据传输的可靠性和性能。

2. LDPC码的原理LDPC码是一种线性分组码,通过稀疏矩阵的形式表示。

LDPC码的编码过程包括三个步骤:初始化,传输和校验。

2.1 初始化在编码过程开始之前,需要初始化一个LDPC码矩阵H。

该矩阵具有低密度特性,即矩阵中的大部分元素都为0。

通常情况下,H矩阵的每一行和每一列都包含一些非零元素,用于表示校验方程。

2.2 传输在数据传输过程中,将待传输的数据按照一定的规则与LDPC码矩阵H进行乘积运算,得到一组校验位。

这些校验位被添加到待传输的数据中,形成一个编码后的数据包。

2.3 校验接收端在接收到数据包后,将数据与LDPC码矩阵H进行乘积运算,得到一组校验位。

通过比较接收到的校验位与计算得到的校验位,可以判断数据在传输过程中是否发生了错误。

如果校验位一致,则数据传输无误;如果校验位不一致,则需要进行纠错操作。

3. LDPC码的校验方程数LDPC码的校验方程数是指LDPC码矩阵H中非零元素的个数。

校验方程数的大小直接影响到编码和解码的性能。

校验方程数越大,意味着矩阵H中非零元素的个数越多,编码和解码的复杂度也就越高。

然而,校验方程数的增加可以提高编码和解码的性能。

当校验方程数很小时,LDPC码的纠错能力较弱,很难有效地检测和纠正传输中的错误。

随着校验方程数的增加,LDPC码的纠错能力会逐渐提高,但是如果校验方程数过大,会导致编码和解码的复杂度增加,不利于实际应用。

通常情况下,校验方程数的选择需要综合考虑编码和解码的性能要求,以及实际应用的可行性。

一般来说,校验方程数在几百到几千之间比较常见。

5. LDPC

5. LDPC

Gallager’s Definition about sparsity ?
Low-Density Parity-Check Code is a code specified by a parity-check matrix with the following properties:each column contains a small fixed number j > 3 of one’s and each row contains a small fixed number k>j of one’s. The typical minimum distance of these codes increase linearly with the block length for a fixed rate and fixed j. when used with ML decoding on a sufficient quiet BSC channel the typical probability of decoding error decreases exponentially with block length for a fixed rate and fixed j. For the (n x r) H matrix of a regular (n,j,k) code, the row length is N, the column length is nj/k. The rate is (k-j)/k, or (n-r)/n.
An example
r check nodes (r: number of the check bits in a codeword) n massage nodes(n:length of a codeword)

5G移动通信系统中的LDPC码介绍

5G移动通信系统中的LDPC码介绍

Technology Analysis技术分析DCW115数字通信世界2019.071 引言到目前为止,移动通信系统已经发展了四代,4G 移动通信系统的下行峰值速率为1 Gb/s ,上行峰值速率为500 Mb/s 。

前四代移动通信系统已满足了人与人之间通信的大多需求。

但随着移动互联网、物联网、车联网的迅速发展,除了高数据速率这一需求外,低时延、低功耗和高可靠性需求也已成为5G 移动通信系统面临的新挑战。

国际电信联盟-无线电通信标准化部门给出了未来5G 网络的三大应用场景:增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband ,eMBB )、超可靠低时延通信(Ultra-Reliable Low-Latency Communications ,URLLC )和大规模机器通信(MassiveMachine Type Communications ,mMTC )[1-3]。

相比于4G LTE (Long Term Evolution )网络,5G 网络的传输速率要提高10~100倍;用户体验速率达到0.1~1 Gb/s ;在时延方面要降低5~10倍;连接设备密度提升10~100倍,达到每平方公里数百万个;流量密度提升10~1000倍,达到每平方公里每秒数十太比特;移动性方面,达到500km/h 以上,实现高铁环境下的良好用户体验[4]。

2 5G 中LDPC 码的优势为了满足5G 通信的需求,5G 新无线技术(New Radio ,NR )采用了很多新的传输技术如非正交多址接入、大规模阵列天线、新的信道编码技术等[5]。

相比于4G 移动通信系统,5G 移动通信系统在数据信道和控制信道分别采用了一对新的信道编码技术。

具体来说,低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check ,LDPC )码取代了数据信道的Turbo 码,极化码[6]代替了控制信道的咬尾卷积码。

LDPC 码最初是由Gallager 博士提出,但是由于硬件条件的限制,当时并未收到重视。

LDPC简介LDPC的BP译码算法各参数对LDPC码性能的影响教学文案

LDPC简介LDPC的BP译码算法各参数对LDPC码性能的影响教学文案

BP算法
符号的定义:
设 L m 表 示 与 校 验 节 点 s m 相 连 的 所 有 变 量 节 点 x l的 集 合 即 L m x l:H m l 1 设 M l表 示 与 变 量 节 点 x l相 连 的 所 有 校 验 节 点 s m 的 集 合 即 M l s m :H m l 1
列重对LDPC码性能的影响
(码长为500,最大迭代次数为20)
列重对LDPC码性能的影响
从仿真结果可以看出,在相同的信噪比条件 下,随着列重的增加,LDPC码的误码率增大。 这是因为仿真过程中所用的码长不够大,校验矩 阵不是足够稀疏,增加列重,会在一定程度上降 低检验矩阵的稀疏性,在校验矩阵不是足够稀疏 的情况下,稀疏性的一定提高会给编码对应的 Tanner图带来大量短长度的环。而短长度的环, 尤其是长度为4的环的增加会使BP算法的性能恶 化,导致LDPC码的性能的下降。因此随着列重 的增加,LDPC码的性能有所下降。
BP算法
x1 x 2 x3
x4
x5
x6
x7
x8
s1
s2
s3
s4
( 1 ) 初 始 化 q 1 1 1 q 1 2 1 f1 1 ,q 1 0 1 q 2 0 1 f1 0 L
(2 )计 算 r 1 0 1 1 f3 0 f3 1
f5 0 f5 1 2
f7 0 f7 1,r 1 1 1 , r 1 0 3 ,r 1 1 3 , r 1 0 5 L
校 验 节 点 sm 对 应 的 方 程 成 立 的 概 率 , rm xl可 以 看 作 是 sm 向 xl传 递 的 信 息 , rm x, li表 示 第 i次 迭 代 时 sm 向 xl传 递 的 信 息
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Random Linear Codes!
It can also be shown that random linear codes achieve capacity. Unlike their non-linear brethren, linear codes can be encoded in polynomial time, rather than exponential time.
Gallager’s exam源自leR=1/4Contributions of Gallager
Gallager proved some distance-properties of these codes and described a probability-based decoding algorithm with promising empirical performance. However, it appears that GL codes have been generally forgotten, the assumption perhaps being that concatenated codes were superior for practical purposes (R.G. Gallager, personal communication).
An example
r check nodes (r: number of the check bits in a codeword) n massage nodes(n:length of a codeword)
The codewords are those vectors (c1,…… ,cn) such that for all check nodes the sum of the neighboring positions among the message nodes is zero. LDPC usually is a nonsystematic code. But as all known that it is equivalent to its systematic form because the two
the LDPC code defined by the graph is the set of vectors (c1, c2, ) such that T 0 . Hc The matrix H is called a parity check matrix for the code. However, not every binary linear code has a representation by a sparse bipartite graph. If it does, then the code is called a lowdensity parity-check (LDPC) code. The sparsity of the graph structure is key property that allows for the algorithmic efficiency of LDPC
Mackay said in his paper published in 1996.
Galois field:a finite field with q elements
How to create sparse random parity check matrices
(MacKay, 1997) Construction 1A: An M x N matrix (M rows, N columns) is created at random with weight per column t (e.g. t = 3), and weight per row as uniform as possible, and overlap between any two columns no greater than 1. (The weight of a column is the number of nonzero elements; the overlap between two columns is their inner product). Construction 2A: Up to M/2 of the columns are designated weight 2 columns, and these are constructed such that there is zero overlap between any pair of columns. The remaining columns are made at random with weight 3, with the weight per row as uniform as possible, and overlap between any two columns of the entire matrix no greater than 1.
Sparsity of the graph (Decoding of LDPC uses BP algorithm) One very important aspect of belief propagation is its running time. Since the algorithm traverses the edges in the graph, so the graph is sparse the number of edges traversed is small. Moreover, if the algorithm runs for a constant number of times, then each edge is traversed a constant number of times,
Mackay’s Contributions
During MacKay’s work on MN codes he realized that it is possible to create ‘good’ codes from very sparse random matrices,
and to decode them using approximate probabilistic algorithms.
“We eventually reinvented Gallager’s decoding algorithm and GL codes. In this Letter we report the empirical performance of these codes on Gaussian channels. We have proved theoretical properties of GL codes (essentially, that the channel coding theorem holds for them) elsewhere. GL codes can also be defined over GF(q). We are currently implementing this generalization.”
Constructions 1B and 2B A small number of columns are deleted from a matrix produced by constructions 1A and 2A, respectively, so that the bipartite graph corresponding to the matrix has no short cycles of length less than some length l. The above constructions do not ensure that all the rows of the matrix are linearly independent, so the M x N matrix created is the parity matrix of a linear code with rate at least R = K/N, where K = N-M. Results are reported here on the assumption that the rate is R. The generator matrix of the code can be created by Gaussian elimination.
nK k
Good Random Linear Codes Gallager’s LDPC
LDPC codes are linear codes obtained from sparse bipartite graphs to construct and decode a reduced codebook size ‘Good code’ , with good performance and with reasonable code rate.
Shannon’s Contributions
Shannon proved the existence of codes of rates arbitrarily close to capacity for which the probability of error of the maximum likelihood decoder goes to zero as the block length of the code goes to infinity. (In fact, Shannon proved that the decoding error of the maximum likelihood decoder goes to zero exponentially fast with the block length, but we will not discuss it here.)
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