Joint LDPC and Physical-layer Network Coding for Asynchronous Bi-directional Relaying
在实际的异步双向中继中，两个源发送的符号到达中继站时不能实现完美的帧对齐和符号对齐，需要认真考虑异步多址接入信道（MAC）的影响。最近，Lu等人提出了一种矩形脉冲整形的符号异步MAC的Tanner图表示，并进一步发展了符号异步物理层网络编码的最优译码的消息传递算法。本文针对任意脉冲整形的异步MAC，提出了一种通用的信道模型。在此基础上，提出了异步MAC信道最优译码的Bahl，Cocke，Jelinek，and Raviv（BCJR）算法。针对基于符号异步MAC层的低密度奇偶校验（LDPC）编码BPSK信号，提出了一种形式化的对数域广义和积译码算法（Log-G-SPA）.此外，我们提出使用循环码来对抗帧异步性，并且可以通过使用简单的循环冗余校验（CRC）编码技术来解决该方法中固有的相对延迟。仿真实验验证了该方法的有效性。
2011-06-28 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Physical Layer Network Coding for Two-way Relaying over Non-regenerative Communication Satellites
双向中继是宽带通信卫星的主要应用之一，物理层网络编码（PLNC）是实现双向中继的有效技术。早期的研究已经考虑了卫星采用PLNC与板载处理。本文研究了PLNC在非再生卫星上的性能，因为大多数运营和计划中的卫星都没有星上处理。假设两个用户的信道幅度相等，两个操作条件被认为是与未编码QPSK中继。在第一种情况下，两个用户在相位和发射功率上完全同步，而在第二种情况下，相位不同步。卫星放大器施加的峰值功率约束被认为是和错误的性能界限推导出这两个条件。提供了端到端比特出错率（BER）和吞吐量的仿真结果。这些结果将使通信系统设计人员能够确定系统参数，如功率和线性度，并在不同的中继方案之间进行权衡分析。
2017-03-12 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of Spatial Coupling Coding for Compute-and-Forward Relaying
计算转发（CAF）中继是提高无线双向中继信道带宽利用率的有效方法。在CAF方案中，中继被设计为解码由来自其他终端或中继的发送消息组成的线性组合。适用于CAF中继方案的纠错码及其译码算法的设计是一个重要的研究课题。在本文中，我们将提出一个渐近性能分析的LDPC码在双向中继信道的基础上密度进化（DE）。由于信道的非对称特性，我们采用种群动力学DE结合非对称信道的DE公式来获得BP阈值。此外，我们还评估了空间耦合LDPC码的渐近性能双向中继信道。结果表明，与相应的非耦合码相比，空间耦合码在双向中继信道的BP阈值上有所提高。最后，我们将比较的互信息率和速率可重复性之间的CAF方案和MAC分离解码方案。我们证明了CAF方案在高速率区域具有更高可靠性的可能性。
2018-07-03 cs.IT math.IT
Noncoherent LDPC-Coded Physical-Layer Network Coding using Multitone FSK
提出了一种非相干双向中继系统，该系统采用物理层网络编码，在衰落信道中比传统中继系统提高了吞吐量。使用多音频移键控（FSK）实现节能非相干操作。一种新的软输出解调器的中继，并找到相应的可实现的交换率瑞利衰落和AWGN信道。比特-出错率性能接近可实现的速率实现使用容量接近信道码和接收机架构，迭代之间的解调和信道解码。执行迭代解码，将信息从信道解码器反馈到解调器。此外，通过对LDPC码的优化，使系统的误码性能更接近于可达到的速率。通过增加调制阶数获得的能量效率改进对于所提出的物理层网络编码方案比对于常规点对点系统更显著。使用优化的LDPC码，比特-出错率性能比广泛已知的标准化LDPC码提高多达1.1dB，并且达到对应于可实现速率的极限的0.7dB以内。在整个工作中，物理层网络编码的性能相比，传统的网络编码。当使用非相干FSK时，物理层网络编码能够实现更高的可实现速率，并且传统网络编码在低速率下表现出更好的能量效率。
2018-01-31 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Protograph LDPC Codes for Nakagami-$m$ Fading Relay Channels
本文研究了Nakagami- $m$衰落中继信道下原模图（LDPC）码的误码性能。我们首先计算具有不同衰落深度的这种信道上的原模图码的解码阈值（即，不同值的$m$）。进一步，基于PEXIT分析，利用高斯近似，推导了无差错（EF）中继协议和解码转发（DF）中继协议的误码率（BER）表达式。最后将该门限与原模图码的理论误码率和仿真误码率进行了比较。结果表明，DF协议的性能与EF协议基本相同。此外，理论误码率表达式，这是合理的一致性与解码阈值和模拟误码率，能够评估系统性能和预测的解码阈值相比，修改后的PEXIT算法具有较低的复杂度。因此，本文的工作可以为无线通信系统的原型码设计提供参考。
2013-04-24 cs.IT math.IT
Coding and System Design for Quantize-Map-and-Forward Relaying
在本文中，我们开发了一个低复杂度的编码方案和系统设计框架的半双工中继信道的基础上量化映射和转发（QMF）中继方案。所提出的框架允许在所有网络终端的线性复杂性操作。我们建议使用二进制LDPC码的编码在源和LDGM码映射在中继。我们表示联合解码在目的地作为一个信念传播算法的因素图。该图具有LDPC和LDGM码作为经由对QMF中继操作建模的概率约束连接的子图。我们表明，这种编码框架自然延伸到高信噪比制度，使用比特交织编码调制（BICM）。我们开发的密度演化分析工具，这个因素图，并展示了设计的实用代码的半双工中继信道，在1dB的信息理论QMF阈值内执行。
2012-09-20 cs.IT math.IT
Code-Aided Channel Estimation in LDPC-Coded MIMO Systems
针对未知CSI的MIMO系统，提出一种联合导频和数据信道估计的LDPC编码传输方案，利用码约束微调CSI，并通过坐标上升算法降低复杂度，在WiMAX LDPC码和QPSK调制下较导频辅助传输获得高达1.3 dB的增益。
2023-11-13 cs.IT math.IT
On Generalized LDPC Codes for 5G Ultra Reliable Communication
广义低密度奇偶校验（GLDPC）码是一种将单奇偶校验（SPC）约束节点替换为广义约束（GC）节点的低延迟通信编码。本文提出了一种实用的准循环GLDPC码构造方法，其中广义约束的比例由渐近分析确定。分析了高斯白噪声信道下GLDPC码的消息传递过程和复杂度，提出了一种基于分量码特定码字的约束变量更新规则。与互补外码相结合的GLDPC码的块出错率（BLER）性能被示出为优于各种最先进的码和解码器设计，这些码和解码器设计具有用于在具有正交PSK（QPSK）调制的加性高斯白噪声（AWGN）信道上的5G超可靠通信（URC）机制的合适长度和速率。
2019-10-15 cs.IT math.IT
Joint Compute and Forward for the Two Way Relay Channel with Spatially Coupled LDPC Codes
本文研究了具有擦除噪声的二进制输入双向中继信道的编码方案的设计和分析。我们特别感兴趣的是可靠的物理层网络编码，其中中继器在转发消息之前执行完美的纠错。对于这个问题，最好的已知可实现的速率可以通过解码和转发或计算和转发中继来实现。我们考虑一个解码范例，称为联合计算和转发，我们用数字表明，可以实现最好的这些速率与一个单一的编码器和解码器。这是通过推导基于空间耦合LDPC集成的联合计算和转发的消息传递解码器的确切性能来实现的。
2012-05-26 cs.IT math.IT
Bilayer LDPC Convolutional Codes for Half-Duplex Relay Channels
在本文中，我们提出了规则的双层LDPC卷积码的半双工中继信道。对于二进制擦除中继信道，我们证明了所提出的代码结构实现的容量为源中继链路和源目的地链路提供的信道条件是已知的设计时的代码。同时，该码使解码转发中继的最高传输速率成为可能。此外，它的规则度分布可以很容易地从信道参数计算，这大大简化了代码优化。数值结果提供了二进制擦除信道（BEC）和AWGN信道。在BEC中，我们可以观察到解码阈值和香农极限之间的差距非常小。在AWGN信道中，双层LDPC卷积码在比特出错率方面明显优于其分组码对应物。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Multilevel Coding Schemes for Compute-and-Forward
我们调查的技术设计调制/编码方案的无线双向中继信道。假设中继具有完美的信道状态信息，但假设发射机没有信道状态信息。我们认为物理层网络编码的基础上，多级编码技术。我们的多级编码框架的灵感来自计算和转发中继协议。事实上，我们表明，这里开发的框架自然有利于解码的码字的线性组合转发的中继节点。我们开发我们的框架与一般的调制格式铭记，但数值结果的情况下，每个节点发送使用QPSK星座与灰色标签。我们的讨论集中在中继器可以可靠地解码从端节点发送的码字的线性组合的速率上。
2011-07-27 cs.IT math.IT
Advances in Detection and Error Correction for Coherent Optical Communications: Regular, Irregular, and Spatially Coupled LDPC Code Designs
在这一章中，我们将展示如何使用差分编码和相位滑移的存在下，在传输信道影响的总可实现的信息速率和容量的系统。通过常用的QPSK调制，我们表明，使用差分编码不会减少可靠的可重复的信息在信道上的总量。一个常见的误解是差分编码的使用引入了不可避免的差分损耗。这种感知到的差分损耗是接收机处的简化差分检测和解码的结果。之后，我们展示了如何容量接近的编码方案的基础上LDPC码和空间耦合LDPC码可以通过结合迭代解调和解码。为此，我们首先展示了如何修改差分解码器来考虑相位滑移，然后如何使用此修改后的差分解码器来构造良好的LDPC码。这种构造方法可以作为蓝图来构造用于具有迭代检测的其他应用的良好且实用的LDPC码，诸如具有非正方形星座的高阶调制格式、多维优化调制格式、用于减轻ISI的turbo均衡（例如，由于非线性）以及更多。最后，我们介绍了一类空间耦合（SC）-LDPC码，这是一个推广的LDPC码具有一些突出的性能，可以用一个非常简单的窗口解码器解码。我们表明，空间耦合码的普遍行为使他们成为迭代差分解调/检测和解码的理想候选人。
2017-04-15 cs.IT math.IT
On the Performance of Low Density Parity Check Codes for Gaussian Interference Channels
在本文中，两个用户的高斯干扰信道（GIC）的目的是开发可实现的（显式）信道编码。具体而言，低密度奇偶检验（LDPC）码采用这些信道上使用，和他们的好处进行了研究。考虑了干扰水平的不同情况。特别是，对于强干扰信道的例子与二进制相移键控（BPSK），它表明，比单用户码提供的分时的速率是可以实现的。用正交频移键控（QPSK）也观察到了有希望的结果。在一般干扰下，采用基于Han-Kobayashi编码的方案，将信息分成公共和私有部分，并在接收机处利用适当的迭代解码器。在两个发射机使用QPSK调制，它示出，获得的速率点高于那些可实现的分时。
2013-10-30 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis on Spatial Coupling Coding for Two-Way Relay Channels
计算转发中继是提高无线双向中继信道带宽利用率的有效方法。在计算转发方案中，中继尝试解码由来自其他终端或中继的传输消息组成的线性组合。适用于计算转发中继方案的纠错码及其译码算法的设计仍是一个重要的研究课题。本文基于密度演化理论，对LDPC码在双向中继信道上的性能进行了渐近分析。由于通道的非对称性，我们采用人口动力学DE结合DE公式的非对称通道，以获得BP阈值。此外，我们还评估了空间耦合LDPC码在双向中继信道中的渐近性能。结果表明，与相应的非耦合码相比，空间耦合码在双向中继信道的BP阈值上有所提高。
2018-01-19 cs.IT math.IT
Multilevel Coding Schemes for Compute-and-Forward with Flexible Decoding
本文研究了在发送端没有信道状态信息的情况下，无线双向中继信道的编码方案设计问题。在计算和转发范式的精神，我们提出了一个多级编码方案，允许计算（或解码）的一类功能的继电器。然后根据信道实现来选择要计算（或解码）的函数。我们定义这样一类的功能，可以在中继使用建议的编码方案进行解码，并推导出速率，普遍实现了一组信道增益时，这类功能是在中继。我们开发我们的框架与一般的调制格式铭记，但数值结果的情况下，每个节点使用QPSK星座传输。QPSK的数值结果表明，我们提出的方案所提供的灵活性导致比始终使用固定函数或通过在中继器处调整函数但在GF（4）上编码所能实现的速率高得多。
2011-12-14 cs.IT math.IT
Bilayer Low-Density Parity-Check Codes for Decode-and-Forward in Relay Channels
本文描述了一种使用低密度奇偶检验（LDPC）码的中继信道合并的有效实现。我们设计的双层LDPC码接近理论上承诺的解码和转发中继策略的速率，通过将中继生成的信息位在专门设计的双层图形码结构。虽然传统的LDPC码被灵敏地调谐以在某个信道参数下有效地操作，但是所提出的双层LDPC码能够在两个不同的信道参数和两个不同的速率下工作：在中继站和在目的地。为了分析双层LDPC码的性能，提出了双层密度进化算法，作为标准密度进化算法的扩展。基于双层密度演化理论，提出了一种双层码的设计方法，利用线性规划迭代改进双层码的度分布。此外，为了接近的理论解码和转发速率的信道参数范围很广，本文提出了两种不同形式的双层码，双层删除和双层加长码。它表明，一个适当设计的双层LDPC码可以实现一个渐进的无限长的阈值内的0.24 dB的差距，两个不同的信道的香农限同时为广泛的信道参数。通过实际的码构造，有限长度的双层码被示出能够在0.6 dB的间隙内接近的理论解码和转发速率的中继信道在$10^5$的块长度和$10^{-4}$的比特错误概率（BER）。最后，它表明，一个广义的版本所提出的双层码的建设是适用于中继网络与多个继电器。
2006-09-05 cs.IT math.IT
Novel Joint Estimation and Decoding Metrics for Short-Block length Transmission Systems
本文针对短块长度传输提出联合估计与检测的BICM度量，在低训练密度和未知信道状态下，通过约四个调制符号的检测窗口实现接近完美信道状态信息的性能，并利用自适应DMRS功率调整优化编码增益与信道估计质量。
2025-02-10 cs.IT math.IT
Some "Goodness" Properties of LDA Lattices
研究素域上低密度奇偶检验（LDPC）码构造A格的一些结构性质。这种格被称为低密度构造A（LDA）格，并且允许用于高斯信道上的传输的低复杂度置信传播解码。它已被证明，LDA格实现的功率约束的加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量与最接近的格点解码，和模拟表明，他们表现良好的置信传播解码。我们继续这条线的工作，并证明，这些格是好的包装和均方误差（MSE）量化，和他们的双极是好的包装。由此，我们可以得出结论，使用嵌套LDA格构造的码可以实现功率受限的AWGN信道的容量，脏纸信道的容量，计算和转发协议所保证的速率，以及具有完美保密性的双向中继的最佳已知速率。
2016-08-23 cs.IT math.IT
Rateless Nested Lattice Codes for Secure Cooperative V2X Broadcast over Fading and Erasure Channels
Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)（阿米尔卡比尔理工大学）；University of British Columbia (UBC)（不列颠哥伦比亚大学）
针对V2X广播中时变衰落、擦除和窃听问题，提出结合无速率Raptor格码、嵌套格物理层安全与区块链信任管理的协作中继框架，显著降低中断概率并有效抵御窃听。
2026-10-05 cs.IT math.IT
The Distance Spectrum of IEEE 802.11 Binary Convolutional Codes
本文研究了IEEE 802.11二进制卷积码的距离谱计算方法，推导了其在不同调制下的性能曲线并提供了实现代码。
2026-02-27 cs.IT math.IT
