Choi, Sung-Hoon;Yoon, Sung-Roh;Sung, Won-Jin;Kwon, Hong-Kyu;Heo, Jun
Journal of Communications and Networks
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제11권5호
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pp.455-463
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2009
We consider the challenges of finding good puncturing patterns for rate-compatible low-density parity-check code (LDPC) codes over additive white Gaussian noise (AWGN) channels. Puncturing is a scheme to obtain a series of higher rate codes from a lower rate mother code. It is widely used in channel coding but it causes performance is lost compared to non-punctured LDPC codes at the same rate. Previous work, considered the role of survived check nodes in puncturing patterns. Limitations, such as single survived check node assumption and simulation-based verification, were examined. This paper analyzes the performance according to the role of multiple survived check nodes and multiple dead check nodes. Based on these analyses, we propose new algorithm to find a good puncturing pattern for LDPC codes over AWGN channels.
This paper presents an approach to the construction of multiple-rate quasi-cyclic low-density parity-check (LDPC) codes. Parity-check matrices of the proposed codes consist of $q{\times}q$ square submatrices. The block rows and block columns of the parity-check matrix correspond to the hyperplanes (${\mu}$-fiats) and points in Euclidean geometries, respectively. By decomposing the ${\mu}$-fiats, we obtain LDPC codes of different code rates and a constant code length. The code performance is investigated in term of the bit error rate and compared with those of LDPC codes given in IEEE standards. Simulation results show that our codes perform very well and have low error floors over the additive white Gaussian noise channel.
It is known that the progressive edge-growth (PEG) algorithm can be used to construct low-density parity-check (LDPC) codes at finite code lengths with large girths through the establishment of edges between variable and check nodes in an edge-by-edge manner. In [1], the authors derived a class of LDPC codes for relay communication systems by extending the full-diversity root-LDPC code. However, the submatrices of the parity-check matrix H corresponding to this code were constructed separately; thus, the girth of H was not optimized. To solve this problem, this paper proposes a modified PEG algorithm for use in the design of large girth and full-diversity LDPC codes. Simulation results indicated that the LDPC codes constructed using the modified PEG algorithm exhibited a more favorable frame error rate performance than did codes proposed in [1] over block-fading channels.
A new class of quantum low-density parity-check (LDPC) codes whose parity-check matrices are dual-containing matrices constructed based on lines of Euclidean geometries (EGs) is presented. The parity-check matrices of our quantum codes contain one and only one 4-cycle in every two rows and have better distance properties. However, the classical parity-check matrix constructed from EGs does not satisfy the condition of dual-containing. In some parameter conditions, parts of the rows in the matrix maybe have not any nonzero element in common. Notably, we propose four families of fascinating structure according to changes in all the parameters, and the parity-check matrices are adopted to satisfy the requirement of dual-containing. Series of matrix properties are proved. Construction methods of the parity-check matrices with dual-containing property are given. The simulation results show that the quantum LDPC codes constructed by this method perform very well over the depolarizing channel when decoded with iterative decoding based on the sum-product algorithm. Also, the quantum codes constructed in this paper outperform other quantum codes based on EGs.
This paper proposed a novel method for constructing quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes of medium to high code rates that can be applied in cloud data storage systems, requiring better error correction capabilities. The novelty of this method lies in the construction of sparse base matrices, using a girth greater than 4 that can then be expanded with a lift factor to produce high code rate QC-LDPC codes. Investigations revealed that the proposed large-sized QC-LDPC codes with high code rates displayed low encoding complexities and provided a low bit error rate (BER) of 10-10 at 3.5 dB Eb/N0 than conventional LDPC codes, which showed a BER of 10-7 at 3 dB Eb/N0. Subsequently, implementation of the proposed QC-LDPC code in a softwaredefined radio, using the NI USRP 2920 hardware platform, was conducted. As a result, a BER of 10-6 at 4.2 dB Eb/N0 was achieved. Then, the performance of the proposed codes based on their encoding-decoding speeds and storage overhead was investigated when applied to a cloud data storage (GCP). Our results revealed that the proposed codes required much less time for encoding and decoding (of data files having a 10 MB size) and produced less storage overhead than the conventional LDPC and Reed-Solomon codes.
In this paper we propose a graph-theoretic method based on linear congruence for constructing low-density parity check (LDPC) codes. In this method, we design a connection graph with three kinds of special paths to ensure that the Tanner graph of the parity check matrix mapped from the connection graph is without short cycles. The new construction method results in a class of (3, ${\rho}$)-regular quasi-cyclic LDPC codes with a girth of 12. Based on the structure of the parity check matrix, the lower bound on the minimum distance of the codes is found. The simulation studies of several proposed LDPC codes demonstrate powerful bit-error-rate performance with iterative decoding in additive white Gaussian noise channels.
A new block low-density parity-check (Block-LDPC) code based on quadratic permutation polynomials (QPPs) is proposed. The parity-check matrix of the Block-LDPC code is composed of a group of permutation submatrices that correspond to QPPs. The scheme provides a large range of implementable LDPC codes. Indeed, the most popular quasi-cyclic LDPC (QC-LDPC) codes are just a subset of this scheme. Simulation results indicate that the proposed scheme can offer similar error performance and implementation complexity as the popular QC-LDPC codes.
이 논문은 유클리드 기하학과 Circulant Permutation Matrices에서 병렬 구성을 기반으로 하는 Quasi-cyclic Low-density parity-check (QC-LDPC) 코드의 생성을 위한 하이브리드한 접근방식을 나타낸다. 이 방법으로 생성된 코드는 넓은 둘레(Large Girth)와 저밀도(Low Density)를 가진 규칙적인 코드로 나타내어진다. 시뮬레이션 결과는 이 코드들이 반복 복호(Iterative Decoding)를 통해 좋은 성능을 갖는것과 부호화되지 않은 시스템에서 좋은 코딩 이득을 달성하는 것을 보인다.
본 논문에서는 대수 이론과 관련된 일반화된 치환 행렬로부터 저밀도 부호의 명시적 구성을 고찰하였으며, 순환공식과 치환행렬에 관한 재킷 역 블록 행렬을 설계하였다. 설계 결과로부터 제안 기법은 저밀도 부호를 얻기 위한 간단하며, 고속화된 기법임을 알 수 있다. 또한, $\pi$-회전 LDPC(low density parity check) 부호와 같은 구조화 LDPC 부호 역시 저밀도 재킷 역 블록 행렬임을 증명하였다.
본 논문에서는 extrinsic information transfer (EXIT) chart를 이용하여 다중 안테나 시스템에서 irregular low-density parity-check (LDPC) code를 설계하는 방법을 기술한다. 다중 안테나 기반의 Irregular LDPC code 설계를 위하여 maximum a posteriori probability (MAP) 방식의 다중 안테나 검출 방식이 사용되었으며 수신기는 다중 안테나 검출기와 LDPC 복호기 사이에서 복호된 soft 정보를 주고 받는 turbo iterative 구조를 가정하였다. 다중 안테나 기반의 irregular LDPC code의 edge degree 분포는 EXIT chart와 linear optimization programming 기법을 사용하여 얻을 수 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법으로 설계된 irregular LDPC code의 성능을 다양한 환경에서 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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