CN105162552B - 一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统 - Google Patents

一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种q‑LDPC‑LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统，方法包括：LT编码器对原始数据进行编码生成第一数据；q‑LDPC编码器利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对第一数据进行编码生成第二数据；q‑LDPC译码器对第二数据进行译码生成第三数据；对第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；LT译码器对第二数据进行译码生成译码数据；对第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。本发明能够降低编码复杂程度，提高编码效率，进一步提高译码的可靠性，从而降低译码对度为1的编码数据包存在的依赖性。

Description

一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及 系统
技术领域
本发明涉及深空通信技术领域，特别是指一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统。
背景技术
近年来，低密度奇偶校验码(LDPC)是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，具有逼近Shannon极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度，但低密度奇偶校验码的运算复杂度高，误码率高，无法保证信息传输的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统，能够降低误码率性能，提高信息传输的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，所述方法包括：
LT编码器接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据；
q-LDPC编码器接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据；
q-LDPC译码器接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；
LT译码器接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。
优选的，所述利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，包括：
初始化全0的校验矩阵H，选取1的位置，使列重为p，找出仅有一个1或者没有1的行，添加1；
水平方向计算每行1的最大值，调整1的位置，使每行中1的个数一致，在垂直方向：均匀分布非零值的位置，任意两列中1出现在相同行的次数最多为1次；
对校验矩阵H进行调整，去掉四环；
使用GF(q)域上的非零值替换校验矩阵H中的1，将二进制校验矩阵H变为相应的多进制校验矩阵HM×N；
对校验矩阵H进行矩阵运算，分解成A和B两部分；
其中，A是(N-K)×K的矩阵，对应于信息符号，B是(N-K)×(N-K)的矩阵，对应编码校验符号；
在对校验矩阵H的分解过程中，采用列主元消去法，同时为之后的计算方便，采用最大公约数进行列元素消去，选出每列的最大值通过行交换放在对角线位置，在最后的列交换时以保证B的最大秩为原则进行操作，若最终B仍不能满足编码需要，则重新生成；
对矩阵B进行LU分解，分解为上三角阵U和下三角阵L，有B＝L·U，进而得如下编码公式，即
L(U·CT)＝A·ST
CT＝U-1·[L-1·(A·ST)]
其中，A·ST为向量与矩阵的乘法运算，L-1·(A·ST)为前向消去运算，回代运算为U-1·[L-1·(A·ST)]。
优选的，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括：
在译码每轮迭代的比特判决之后由信息向量u与校验矩阵的转置H’的乘积得出不满足的校验方程所在的行，提取不满足的校验方程组成新的矩阵HS；
寻找居中HS中列重与校验矩阵H列重相同的列，计算该列对应的变量的先验概率与后验概率的差值，判断此差值的正负性和该变量后验概率的值是否满足更改条件，满足则更改变量，否则不变；
更正满足条件的变量，再次判断更正的信息是否达到成功译码，未达到则继续下一轮迭代译码。
优选的，所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：
初始化
其中，α∈GF(2m)，b∈(0,1)，α可由序列(x1,x2,…,xm)表示，为xi的初始概率；
更新校验节点
其中，乘积部分为满足前面m个校验方程的其他变量节点的概率，而满足m校验方程可能有几种选择，在每种选择中，n位置都取α值，但其他位置有可能有其他取值；
更新变量节点
其中，αmn是一个使的值；
更新后验概率
其中，αn为归一化常数；
译码判决
α∈GF(2m)，并检验C·HT＝0是否成立，若成立则译码成功，成第三数据，否则在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，判断否达到成功译码，若成立则译码成功，成第三数据，否则继续下一轮迭代译码。
优选的，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括
基于以下两个条件误码检测判断：
条件一：该变量所参与的校验方程都不满足；
条件二：若该变量为0的后验概率小于0.5，其后验概率与先验概率差值为负，或者为0的后验概率大于0.5，前后概率差值为正；
满足上述两个条件的变量即为需要更改的错误比特。
优选的，所述当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码，包括：
当前不存在度为1的编码数据包时，从生成矩阵中选取一组q个线性无关的行向量和一组p个线性无关的行向量；
分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，进行译码生成译码数据。
优选的，所述分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，可以利用下式得出：
本发明的实施例还提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统，所述系统包括：
LT编码器，用于接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据；
q-LDPC编码器，用于接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据；
q-LDPC译码器，用于接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；
LT译码器，用于接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过q-LDPC编码器利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，能够降低编码复杂程度，提高编码效率；q-LDPC译码器对所述第二数据进行译码生成第三数据，能够进一步提高译码的可靠性；LT译码器对所述第二数据进行译码生成译码数据，从而降低译码对度为1的编码数据包存在的依赖性。
附图说明
图1为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法流程图；
图2为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中根据低密度稀疏校验矩阵构造方法生成的随机矩阵图；
图3为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法低密度稀疏校验矩阵构造矩阵高斯分解后的状态图；
图4为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中LU分解编码算法校验矩阵H分解示意图；
图5为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中LU分解编码算法分解矩阵示意图；
图6为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法q-LDPC码译逻辑流程图；
图7为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法LT码译逻辑流程图；
图8为本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例的一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，所述方法包括：
步骤101：LT编码器接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据。
步骤102：q-LDPC编码器接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据。
步骤103：q-LDPC译码器接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正。
步骤104：LT译码器接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。
其中，q-LDPC为q进制LDPC码(q-LDPC码)比二进制LDPC码具有更好的性能，能消除四环对译码收敛性的影响，具有更好的纠错性能，在衰落信道中的抗突发错误能力更强，LT码作为第一个可以实现的喷泉码继承了随机线性喷泉码的良好性能，可以有效适用于高丢包率的传输环境，其无码率的特点可为有限的数据产生足够多的编码包，在传输过程中依据丢包情况及时变更编码包数，实现输出补偿。而且，LT码具有译码开销小、编译码复杂度呈线性的良好特性。目前已提出了几种级联喷泉码，其中较为典型的是文献“LT码和q-LDPC码级联方案在深空通信中的应用”公开的一种LT码和q-LDPC码的级联方案。在该级联方案中，深空通信信道被建模为加性高斯白噪声(AWGN)信道，q-LDPC码选取8-LDPC码，8-LDPC码与8PSK级联等效于删除信道，LT码采用传统LT码。
本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，通过q-LDPC编码器利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，能够降低编码复杂程度，提高编码效率；q-LDPC译码器对所述第二数据进行译码生成第三数据，能够进一步提高译码的可靠性；LT译码器对所述第二数据进行译码生成译码数据，从而降低译码对度为1的编码数据包存在的依赖性。
优选的，如图2至5所示，所述利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，包括：
初始化全0的校验矩阵H，选取1的位置，使列重为p，找出仅有一个1或者没有1的行，添加1；
水平方向计算每行1的最大值，调整1的位置，使每行中1的个数一致，在垂直方向：均匀分布非零值的位置，任意两列中1出现在相同行的次数最多为1次；
对校验矩阵H进行调整，去掉四环；
使用GF(q)域上的非零值替换校验矩阵H中的1，将二进制校验矩阵H变为相应的多进制校验矩阵HM×N；
对校验矩阵H进行矩阵运算，分解成A和B两部分；
其中，A是(N-K)×K的矩阵，对应于信息符号，B是(N-K)×(N-K)的矩阵，对应编码校验符号；
在对校验矩阵H的分解过程中，采用列主元消去法，同时为之后的计算方便，采用最大公约数进行列元素消去，选出每列的最大值通过行交换放在对角线位置，在最后的列交换时以保证B的最大秩为原则进行操作，若最终B仍不能满足编码需要，则重新生成；
对矩阵B进行LU分解，分解为上三角阵U和下三角阵L，有B＝L·U，进而得如下编码公式，即
L(U·CT)＝A·ST
CT＝U-1·[L-1·(A·ST)]
其中，A·ST为向量与矩阵的乘法运算，L-1·(A·ST)为前向消去运算，回代运算为U-1·[L-1·(A·ST)]。
本实施例中，避免了非稀疏矩阵求逆的元算，保证了其编码复杂度与码长的正比关系，可以很好的提高运算效率。
优选的，如图6所示，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括：
在译码每轮迭代的比特判决之后由信息向量u与校验矩阵的转置H’的乘积得出不满足的校验方程所在的行，提取不满足的校验方程组成新的矩阵HS；
寻找居中HS中列重与校验矩阵H列重相同的列，计算该列对应的变量的先验概率与后验概率的差值，判断此差值的正负性和该变量后验概率的值是否满足更改条件，满足则更改变量，否则不变；
更正满足条件的变量，再次判断更正的信息是否达到成功译码，未达到则继续下一轮迭代译码。
优选的，所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：
初始化
其中，α∈GF(2m)，b∈(0,1)，α可由序列(x1,x2,…,xm)表示，为xi的初始概率；
更新校验节点
其中，乘积部分为满足前面m个校验方程的其他变量节点的概率，而满足m校验方程可能有几种选择，在每种选择中，n位置都取α值，但其他位置有可能有其他取值；
更新变量节点
其中，αmn是一个使的值；
更新后验概率
其中，αn为归一化常数；
译码判决
α∈GF(2m)，并检验C·HT＝0是否成立，若成立则译码成功，成第三数据，否则在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，判断否达到成功译码，若成立则译码成功，成第三数据，否则继续下一轮迭代译码。
其中，在校验矩阵H中，列代表不同的变量节点，列重p代表与变量节点相连的校验节点数量，若矩阵HS中存在列重为p的列，就相当于某变量节点所在的所有校验方程均不满足成功译码条件，基于此，更改该变量的值可以使得与之相连的校验方程满足校验条件且不影响其他校验结果。此外，若变量为0的后验概率小于0.5，由比特判决条件将判决为1，若其后验概率大于先验概率，再依据第一个条件，即可以推测该变量在译码过程中为使得信息序列满足校验矩阵，其为0的概率将增大，由于其概率值更改非常小，不足以达到使其为0的后验概率超过0.5，因此采用改进的方法将此比特进行翻转。
优选的，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括
基于以下两个条件误码检测判断：
条件一：该变量所参与的校验方程都不满足；
条件二：若该变量为0的后验概率小于0.5，其后验概率与先验概率差值为负，或者为0的后验概率大于0.5，前后概率差值为正；
满足上述两个条件的变量即为需要更改的错误比特。
优选的，如图7所示，所述当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码，包括：
当前不存在度为1的编码数据包时，从生成矩阵中选取一组q个线性无关的行向量和一组p个线性无关的行向量；
分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，进行译码生成译码数据。
生成矩阵为从根据接收到的编码数据包重构出来的矩阵。
其中，为了充分利用当前已经接收到的编码符号，尽可能的译出更多的输入符号，在译码停止时把一些度不为1的编码符号进行异或运算，从而可以减小这些编码符号的度数。如果某些编码符号的度数降低为1，那么就可以重新启动译码算法，提高译码率。也就是说，如果把生成矩阵的每一行都看做是k维的行向量，那么总共有n个这样的k维行向量。假设在使用MP译码算法过程中，当前译出了s个原始数据包，且当前所有行向量的汉明重量没有等于1的时候，则消息传递译码算法停止，此时可把生成矩阵看作(n-s)个(k-s)维的行向量。采用合适的方法从中选取q个线性无关的行向量，再选取p个线性无关的行向量，然后将这两组行向量分别进行模二加运算，得到对应的两个新的行向量。如果这两个行向量的汉明重量相差1，而且在对应的维上只有一个维上不相同，其他维上都相同，那么就将这两个新的行向量再次进行模二加运算，这样可以得到汉明重量为1的行向量。此时，消息传递译码算法就能重新满足译码条件，继续译码；如果不能再得到汉明重量为1的行向量，则终止MP算法。
优选的，所述分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，可以利用下式得出：
本发明实施例的能够有效译码率提高的百分比，译码率提高的百分比表明在使用译码算法译码失败时译码率平均提高的百分比，可以用来衡量级联喷泉码译码成功的概率；减少译码迭代次数，译码迭代次数表明译码算法的收敛速度，在没有增加译码复杂度的情况下，迭代次数的减少也在一定程度上增加了译码效率；误码率表明在不同的信道条件下，级联喷泉编译码方案的可靠性。
本发明的实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统，如图8所示，所述系统包括：
LT编码器801，用于接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据；
q-LDPC编码器802，用于接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据；
q-LDPC译码器803，用于接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；
LT译码器804，用于接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。
本发明实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统，采用的方法为q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，因此q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统的特征与q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法相同，在此不再赘述。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述方法包括：
LT编码器接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据；
q-LDPC编码器接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据；
q-LDPC译码器接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；
LT译码器接收所述第三数据，对所述第三数据进行译码生成译码数据；所述对所述第三数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码；
其中，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括：
在译码每轮迭代的比特判决之后由信息向量u与校验矩阵的转置H’的乘积得出不满足的校验方程所在的行，提取不满足的校验方程组成新的矩阵HS；
寻找居中HS中列重与校验矩阵H列重相同的列，计算该列对应的变量的先验概率与后验概率的差值，判断此差值的正负性和该变量后验概率的值是否满足更改条件，满足则更改变量，否则不变；
更正满足条件的变量，再次判断更正的信息是否达到成功译码，未达到则继续下一轮迭代译码。
2.根据权利要求1所述的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，包括：
初始化全0的校验矩阵H，选取1的位置，使列重为p，找出仅有一个1 或者没有1的行，添加1；
水平方向计算每行1的最大值，调整1的位置，使每行中1的个数一致，在垂直方向：均匀分布非零值的位置，任意两列中1出现在相同行的次数最多为1次；
对校验矩阵H进行调整，去掉四环；
使用GF(q)域上的非零值替换校验矩阵H中的1，将二进制校验矩阵H变为相应的多进制校验矩阵HM×N；
对校验矩阵H进行矩阵运算，分解成A和B两部分；
其中，A是(N-K)×K的矩阵，对应于信息符号，B是(N-K)×(N-K)的矩阵，对应编码校验符号；
在对校验矩阵H的分解过程中，采用列主元消去法，同时为之后的计算方便，采用最大公约数进行列元素消去，选出每列的最大值通过行交换放在对角线位置，在最后的列交换时以保证B的最大秩为原则进行操作，若最终B仍不能满足编码需要，则重新生成；
对矩阵B进行LU分解，分解为上三角阵U和下三角阵L，有B＝L·U，进而得如下编码公式，即
L(U·CT)＝A·ST
CT＝U-1·[L-1·(A·ST)]
其中，A·ST为向量与矩阵的乘法运算，L-1·(A·ST)为前向消去运算，回代运算为U-1·[L-1·(A·ST)]。
3.根据权利要求1所述的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：
初始化
其中，α∈GF(2m)，b∈(0,1)，α可由序列(x1,x2,…,xm)表示，为xi的初始概率；
更新校验节点
其中，乘积部分为满足前面m个校验方程的其他变量节点的概率，而满足m校验方程可能有几种选择，在每种选择中，n位置都取α值；
更新变量节点
其中，αmn是一个使的值；
更新后验概率
其中，αn为归一化常数；
译码判决
α∈GF(2m)，并检验C·HT＝0是否成立，若成立则译码成功，成第三数据，否则在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，判断是否达到成功译码，若成立则译码成功，成第三数据，否则继续下一轮迭代译码。
4.根据权利要求1所述的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正，包括
基于以下两个条件误码检测判断：
条件一：该变量所参与的校验方程都不满足；
条件二：若该变量为0的后验概率小于0.5，其后验概率与先验概率差值为负，或者为0的后验概率大于0.5，前后概率差值为正；
同时满足上述两个条件的变量即为需要更改的错误比特。
5.根据权利要求1所述的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码，包括：
当前不存在度为1的编码数据包时，从生成矩阵中选取一组q个线性无关的行向量和一组p个线性无关的行向量；
分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，进行译码生成译码数据。
6.根据权利要求5所述的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数据包，可以利用下式得出：
。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105846954B (zh) * 2016-03-17 2018-10-12 重庆邮电大学 增强安全性的lt码编译码方法
CN107659317A (zh) * 2017-10-30 2018-02-02 南京扬贺扬微电子科技有限公司 快速转化生成矩阵的方法
CN108270450B (zh) * 2018-01-19 2021-05-14 南开大学 一种高码率下的规则准循环ldpc码的构造方法
CN109039532B (zh) * 2018-05-28 2021-02-09 重庆邮电大学 一种基于Raptor码的联合纠错保密方法
CN109088701A (zh) * 2018-09-26 2018-12-25 北京理工大学 一种基于在线喷泉码的ldpc码串行传输方法
CN112953568B (zh) * 2021-02-02 2023-11-17 国家广播电视总局广播电视科学研究院 一种用于删除信道的前向纠错码及其构造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101043218A (zh) * 2006-03-22 2007-09-26 松下电器产业株式会社 Ldpc码的译码方法
CN102148665A (zh) * 2011-05-25 2011-08-10 电子科技大学 一种lt码的译码方法
CN103780268A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 长安大学 一种基于优化稀疏lu分解的ldpc编码算法
KR101481768B1 (ko) * 2013-07-15 2015-01-13 전북대학교산학협력단 랩터 코드 디코딩 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101043218A (zh) * 2006-03-22 2007-09-26 松下电器产业株式会社 Ldpc码的译码方法
CN102148665A (zh) * 2011-05-25 2011-08-10 电子科技大学 一种lt码的译码方法
KR101481768B1 (ko) * 2013-07-15 2015-01-13 전북대학교산학협력단 랩터 코드 디코딩 장치 및 방법
CN103780268A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 长安大学 一种基于优化稀疏lu分解的ldpc编码算法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
减少振荡的改进多进制LDPC 码译码方法;周伟;《北京邮电大学学报》;20080215;2,3页 *
多进制LDPC编译码算法及结构研究;吴晓丽;《中国博士学位论文全文数据库》;20110315;12-18页 *
深空通信下喷泉码及其级联编译码技术研究;周玉佳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20120315;10-15页,29-40页 *

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