本文關(guān)鍵詞：LDPC碼快速及低錯誤平層譯碼算法研究　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 低密度校驗碼 置信傳播 加權(quán)比特翻轉(zhuǎn) 錯誤平層 快速譯碼

【摘要】：LDPC碼具有逼近香農(nóng)限的良好譯碼性能，故而得到了廣泛的研究。為了獲取更好的譯碼性能，LDPC碼的各種譯碼算法得到深入的研究。置信傳播具有良好的譯碼性能，但是在其譯碼過程中易出現(xiàn)較高的錯誤平層，因此無法滿足一些對數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量要求極高的通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)高可靠傳輸?shù)男枨�；改進(jìn)型比特翻轉(zhuǎn)算法計算復(fù)雜度較低可以用于構(gòu)造大吞吐量LDPC譯碼器，能夠更好地滿足高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)糾錯譯碼的需求。本文主要研究置信傳播算法的低錯誤平層譯碼以及改進(jìn)型比特翻轉(zhuǎn)算法的快速譯碼等問題，主要研究內(nèi)容如下。 首先，為了提高LDPC譯碼器的譯碼速度，本文提出了并行比特選擇機制來降低加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)算法硬件實現(xiàn)時挑選翻轉(zhuǎn)比特造成的時延。具體來講，依據(jù)接收向量中錯誤比特均勻分布的特點，將所有比特劃分成若干子塊，從每個子塊挑選出一個比特作為候選翻轉(zhuǎn)比特，最后根據(jù)一定的準(zhǔn)則從這些候選比特中選擇部分比特進(jìn)行翻轉(zhuǎn)完成譯碼迭代。此外，本文還通過引入樹形搜索技術(shù)降低候選比特查找的計算復(fù)雜度，進(jìn)一步增加算法硬件實現(xiàn)時的譯碼速度。 其次，為了提高可靠性權(quán)重比特翻轉(zhuǎn)(reliability ratio-based weighted bit-flipping,RRWBF)算法的譯碼速度，本文提出多比特翻轉(zhuǎn)機制來加快RRWBF算法的收斂速度。具體來講，在每次譯碼迭代中，根據(jù)伴隨向量的重量選擇合理數(shù)量的比特，然后同時翻轉(zhuǎn)這些比特的硬判結(jié)果來完成迭代譯碼，進(jìn)而有效的解決RRWBF算法中由單比特翻轉(zhuǎn)造成的收斂速度慢的問題。另外，本文還提出了一種新穎的迭代提前停止機制用于消除算法譯碼過程中出現(xiàn)的無效迭代，從而進(jìn)一步提高算法的收斂速度。但是，使用多比特翻轉(zhuǎn)機制的RRWBF算法，譯碼過程中出現(xiàn)與單比特翻轉(zhuǎn)類似的循環(huán)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，影響其譯碼性能。為此，本文提出一種循環(huán)翻轉(zhuǎn)消除機制來破壞多比特翻轉(zhuǎn)譯碼過程中產(chǎn)生的循環(huán)翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高其譯碼性能。 本文還提出穩(wěn)定陷阱集的概念來描述LDPC碼譯碼過程中出現(xiàn)的錯誤平層現(xiàn)象，并且相應(yīng)提出一種基于穩(wěn)定陷阱集破壞的改進(jìn)置信傳播算法用以降低LDPC碼的錯誤平層。具體來講，穩(wěn)定陷阱集中比特節(jié)點信息值的排名會隨著譯碼迭代進(jìn)行不斷下降。利用這一特性可以更加高效準(zhǔn)確地將這些節(jié)點挑選出來，之后將其初始對數(shù)似然值翻轉(zhuǎn)達(dá)到集破壞的目的。最后將修正后的初始似然值序列送入譯碼器進(jìn)行翻轉(zhuǎn)譯碼嘗試以降低LDPC碼的錯誤平層。另外，，在置信傳播算法的譯碼過程中會出現(xiàn)大量的震蕩錯誤，即一些比特節(jié)點的硬判決結(jié)果在譯碼過程中呈現(xiàn)震蕩狀態(tài)從而導(dǎo)致譯碼失敗。本文提出不穩(wěn)定陷阱集的概念來描述這種錯誤類型，并且相應(yīng)提出一種改進(jìn)型置信傳播算法以消除譯碼過程中出現(xiàn)的震蕩錯誤進(jìn)而達(dá)到提高LDPC碼譯碼性能的目的。 最后，本文針對歐氏幾何LDPC碼碼字的循環(huán)特性以及fast weighted bitflipping (FWBF)算法的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計高速LDPC譯碼器。歐氏幾何LDPC碼具有良好的低錯誤平層特性，結(jié)合FWBF算法的快速譯碼特性，可以很好滿足光通信等高速、高質(zhì)量傳輸通信系統(tǒng)的要求。
[Abstract]:The LDPC code has good decoding performance close to the Shannon limit, so it has been widely studied. In order to obtain a better decoding performance, in-depth study of LDPC decoding algorithm. BP has good decoding performance, but in the decoding process prone to high error floor, therefore can not meet some requirements the data transmission quality of the communication system of data transmission needs high reliability; improved bit flipping algorithm has low computational complexity can be used to construct high throughput LDPC decoder, can better meet the requirements of high speed data transmission system error correction decoding low error floor decoding needs. This paper mainly studies the belief propagation algorithm and the improved bit flipping algorithm fast decoding and other issues, the main research contents are as follows.
First of all, in order to improve the decoding speed of LDPC decoder, this paper proposes a parallel bit selection mechanism to reduce the delay selection bit to achieve weighted bit flipping algorithm by hardware. Specifically, according to the characteristics of the received vector error bits are evenly distributed, all bits are divided into several sub blocks, pick out a bit flip as a candidate bits from each block, finally according to certain criteria from the candidates selected bit flipping bits to complete decoding iteration. In addition, this paper also through the search technology to reduce the complexity of computing the candidate bit search tree is introduced, further increase the speed of decoding algorithm was realized in hardware.
Secondly, in order to improve the reliability of weighted bit flipping (reliability ratio-based weighted bit-flipping, RRWBF) decoding speed of the algorithm, this paper proposes a multiple bit flipping mechanism to speed up the convergence speed of RRWBF algorithm. Specifically, in each iteration, according to the weight of the adjoint vector reasonable number of bits, and then flip these bits of hard decision results to complete the iterative decoding, RRWBF algorithm can effectively solve the single bit flip the problem of slow convergence caused. In addition, this paper also proposes a novel iterative mechanism for eliminating early stop invalid iteration algorithm appear in decoding process, so as to further improve the algorithm convergence speed. However, the use of multi bit RRWBF algorithm switching mechanism, the decoding process with single bit flip flip cycle similar to the effect of the decoding performance. Therefore, the In this paper, a cyclic reversal elimination mechanism is proposed to destroy the cyclic turnover produced in the process of multi bit flipping decoding, and then the decoding performance is improved.
The concept is proposed to describe the stability of the trap set error floor phenomenon LDPC decoding process, and puts forward an improved stable trapping set failure belief propagation algorithm to reduce the error floor of LDPC codes. Based on specific, stable trap bit node information centralized value ranking with decoding the iteration continues to decline. This phenomenon could be used more efficiently and accurately pick out these nodes, then the initial value of the log likelihood to set the aim of turning. Finally the initial likelihood corrected value sequence to the decoding device flippingdecoding attempts to reduce the error floor of LDPC codes. In addition, in the process of decoding confidence the propagation algorithm will be a lot of mistakes that hard decision shocks, some of the bit nodes results in the decoding process of present state of shock resulting in decoding failure. This paper provided The concept of unstable trap set is introduced to describe this type of error, and an improved belief propagation algorithm is proposed to eliminate the concussion errors in decoding process, so as to improve the decoding performance of LDPC codes.
Finally, this paper according to the characteristics of circular Euclidean geometry LDPC codes and fast weighted bitflipping (FWBF) structure features of the algorithm design of high-speed LDPC decoder. Euclidean geometry LDPC codes with low error floor characteristics, combined with the characteristics of FWBF fast decoding algorithm, can meet the high speed optical communication, high quality transmission communication system requirements.

【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.22

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1437812