Constellation Shaping for Bit-Interleaved LDPC Coded APSK
提出了一种能量有效的比特交织低密度奇偶校验（LDPC）编码幅度相移键控（APSK）系统整形方法。由二进制LDPC编码器输出的交织比特的子集通过非线性成形编码器，该非线性成形编码器的输出更可能是零而不是一。“整形”比特用于从多个子星座中进行选择，而未整形比特用于选择子星座内的符号。因为整形比特是有偏的，所以来自较低能量子星座的符号比来自较高能量子星座的符号更频繁地被选择。迭代解码器在LDPC解码器、APSK解映射器和整形解码器之间共享信息。信息速率计算的离散集的APSK环半径和成形比特概率，并确定这些参数的最佳组合的加性高斯白噪声（AWGN）信道。借助外部信息传输（EXIT）图，LDPC码的度分布进行了优化，以与成形的APSK星座一起使用。仿真结果表明，整形，度分布优化和迭代解码的组合可以实现超过1 dB的增益在AWGN的速率为3比特/符号相比，系统，不使用整形，使用未优化的代码从DVB-S2标准，并没有解码器和解调器之间的串扰。
2012-07-10 cs.IT math.IT
Connecting Spatially Coupled LDPC Code Chains for Bit-Interleaved Coded Modulation
本文研究了比特交织编码调制（BICM）方案中由连接链系综构造的空间耦合低密度奇偶校验（SC-LDPC）码的设计。对于短耦合长度，连接多个SC-LDPC链可以提高单链的解码性能，并施加结构化不等错误保护（UEP）。提出了一种利用连接链系综和比特映射的联合设计方法，以进一步从编码和高阶调制中挖掘UEP。数值结果表明，所提出的设计优于现有的连接链系综和单链系综与现有的位映射设计。
2021-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Near Capacity Approaching for Large MIMO Systems by Non-Binary LDPC Codes with MMSE Detection
本文研究了非二进制LDPC码在具有大量低功率天线的空间复用MIMO系统中的应用。我们证明，这种大的MIMO系统结合低复杂度MMSE检测器和非二进制LDPC码可以实现低误码率在接近MIMO容量。新提出的非二进制LDPC编码系统的性能也优于现有文献中已知的其他编码大型MIMO系统。例如，具有600个发射/接收天线的非二进制LDPC编码的BPSK-MIMO系统在距离容量3.4dB内执行，而最公知的turbo编码系统在距离容量约9.4dB处操作。基于本文提供的仿真结果，所提出的非二进制LDPC编码的大型MIMO系统能够在低比特出错率下支持超高频谱效率。
2012-03-05 cs.IT math.IT
An Experimental Comparison of Coded Modulation Strategies for 100 Gbit/s Transceivers
编码调制是提高相干光通信系统频谱效率的关键技术。两种流行的编码调制策略是基于低密度奇偶校验码（LDPC）的Turbo网格编码调制（TTCM）和比特交织编码调制（BICM）。虽然BICM LDPC是次优的，但其简单性使其在实践中非常受欢迎。在这项工作中，我们比较了性能的TTCM和BICM LDPC使用信息理论的措施。我们的信息理论的结果表明，对于相同的开销和调制格式，只有一个非常小的惩罚（小于0.1 dB）是预期时，使用一个理想的BICM LDPC方案。然而，本文中实现的编码调制方案所获得的结果表明，TTCM优于BICM LDPC的更大的余量。对于100 Gbit/s的1000 km传输，观察到的增益为0.4 dB。
2016-11-01 cs.IT math.IT
Design of Protograph LDPC-Coded MIMO-VLC Systems with Generalized Spatial Modulation
研究了多输入多输出（MIMO）可见光通信中比特交织编码广义空间调制（BICGSM）迭代译码（BICGSM-ID）。在BICGSM-ID方案中，由信号域（SiD）符号和空间域（SpD）发光二极管（LED）索引图案传送的信息比特由原模图低密度奇偶校验（P-LDPC）码编码。具体而言，我们提出了一种信号域符号扩展和重新分配（SSER）的方法来构建一种新的广义空间调制（GSM）星座，称为SSERGSM星座，以提高性能的BICGSM-ID MIMO-VLC系统。此外，通过改进的PEXIT（MPEXIT）算法，我们进一步设计了一类速率兼容的P-LDPC码，称为增强型累积-重复-累积（EARA）码，它同时具有优良的译码门限和线性最小距离增长特性。理论分析和仿真结果表明，所提出的SSERGSM星座和P-LDPC码可以显著提高MIMO-VLC系统的收敛性能和译码性能。因此，所提出的P-LDPC编码的SSERGSM映射的BICGSM-ID配置被设想为满足MIMO-VLC应用的高吞吐量要求的有前途的传输解决方案。
2022-10-28 cs.IT math.IT
Split-Extended LDPC codes for coded cooperation
我们提出了一种新的代码设计，旨在分发LDPC码的中继信道。它基于分裂和扩展方法，该方法允许中继将连接到LDPC码的某个奇偶校验的比特集合分裂成两个或多个子集。随后，以重复累积的方式使用每个子集内的比特的总和，以便生成从中继器向目的地发送的额外比特。我们表明，所提出的设计产生LDPC码具有增强的纠错能力，并可以有利地应用于现有的代码，这使得解决合作问题不断发展的标准。最后，我们推导出密度演化方程的建议的设计，我们表明分裂扩展LDPC码可以非常接近的高斯中继信道的容量。
2010-04-29 cs.IT math.IT
An Improved EPA based Receiver Design for Uplink LDPC Coded SCMA System
稀疏码多址接入（Sparse code multiple access，SCMA）是用于在未来机器类型通信（machine-type communication，MTC）中有效实现大规模连接的新兴范例。在这封信中，我们设想了低密度奇偶检验（LDPC）编码的SCMA系统的上行链路传输。LDPC-SCMA系统的传统接收机设计是基于消息传递算法（MPA）进行多用户检测，然后进行单独的LDPC解码，其可能遭受高复杂度和大解码延迟的缺点，特别是当系统具有大码本大小和/或高过载因子时。为了解决这个问题，我们引入了一种新的接收机设计，通过应用期望传播算法（EPA）的联合检测和解码（JDD）涉及的聚合因子图的LDPC码和稀疏码本。我们的数值结果表明，建议EPA的JDD接收机的优越性，在传统的Turbo接收机的复杂度显着降低和更快的收敛速度，没有明显的出错率性能下降。
2022-02-11 cs.IT math.IT
Quantization for Soft-Output Demodulators in Bit-Interleaved Coded Modulation Systems
研究了比特交织编码调制（BICM）系统中对数似然比（LLR）的量化问题。我们建议设计的量化器，使量化器的输出成为等概率。我们调查半解析和数值上的遍历和中断容量在单天线和多天线信道不同的量化器。最后，我们展示了比特出错率模拟BICM系统的LLR量化使用率1/2低密度奇偶校验码。
2009-05-05 cs.IT math.IT
LDPC Coded Multiuser Shaping for the Gaussian Multiple Access Channel
研究了输入星座和低密度奇偶校验（LDPC）码的联合设计，以逼近两用户高斯多址信道的对称容量。更具体地说，在每个用户处采用多级编码来构造高阶输入星座图，并且联合设计用户的星座图，以便最大化多用户成形增益。在接收端，多层编码的每一层在用户之间联合解码，而连续消除则跨层使用。使用EXIT图设计每个用户在每个层中使用的LDPC码，以支持指定的每层速率和SNR的用户之间的联合解码。数值模拟提供了验证建议的星座和LDPC码的设计。
2019-05-01 cs.IT math.IT
Proximal Decoding for LDPC-coded Massive MIMO Channels
针对LDPC编码的大规模MIMO信道，提出了一种新的基于优化的译码算法。建议的解码算法是基于一个近似梯度法求解近似最大后验概率（MAP）解码问题。关键思想是使用码约束多项式惩罚远离码字的向量作为近似MAP目标函数中的正则化器。码邻近算子自然地从码约束多项式导出。所提出的算法，称为邻近解码，可以描述为一个简单的递归组成的梯度下降步骤的负对数似然函数和代码的邻近操作。数值实验表明，该算法优于已知的大规模MIMO检测算法，如MMSE检测器与置信传播解码。
2021-02-10 cs.IT math.IT
Ultra Low Complexity Soft Output Detector for Non-Binary LDPC Coded Large MIMO Systems
MIMO系统容量的理论结果表明，天线数目越多，传输速率越高。这使得具有数百个天线的MIMO系统非常有吸引力，但是阻碍这种大维度MIMO系统实际实现的主要问题之一是MIMO检测器的高复杂度。本文提出了一种新的基于匹配滤波的软输出MIMO检测器，该检测器可应用于采用非二进制LDPC码编码的大型MIMO系统。该检测器的每比特复杂度仅为低复杂度软输出MMSE检测器的0.28%，并且仅与天线数成线性关系。此外，具有小信息长度800比特的编码性能与相关联的MIMO容量在4.2dB内。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Non-iterative Joint Detection-Decoding Receiver for LDPC-Coded MIMO Systems Based on SDR
半定松弛（SDR）检测器已被证明是成功的接近最大似然（ML）性能，而时间复杂度只有多项式。我们提出了一种新的接收机联合利用前向纠错（FEC）码信息的SDR检测过程。通过码约束的加强，联合SDR检测器向下游解码器提供可靠性大大提高的软信息，因此以显著的增益优于现有的接收器。
2018-08-15 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
Iterative Turbo Receiver for LDPC-Coded MIMO Systems Based on Semi-definite Relaxation
在这项工作中，我们开发了一种新的迭代Turbo接收机的LDPC编码的多天线系统的基础上半定松弛（SDR）。对于经典的Turbo接收机，前向纠错（FEC）码仅在解码器处使用。尽管如此，通过在检测阶段利用FEC码，我们提出的SDR检测器可以输出外部信息，大大提高了解码器的可靠性。我们还提出了一个简化的SDR涡轮接收机，解决每个码字，而不是解决多个SDR问题的迭代涡轮处理中的一个SDR问题。该方案显著降低了软件无线电Turbo接收机的时间复杂度，而误码性能保持与以前相似。事实上，我们的简化方案是通用的，在这个意义上，它是适用于任何基于列表的迭代接收器。
2018-08-20 cs.IT math.IT
Comments on `Bit Interleaved Coded Modulation'
Caire、Taricco和Biglieri对比特交织编码调制进行了详细的分析，比特交织编码调制是一种用于提高系统性能的简单而流行的技术，特别是在衰落信道的情况下。他们推导出了错误概率的上限，称为删除界限。在这封信中，证明的删减界限是有缺陷的。一个新的上限也被推导出来。目前还不知道是否原来的删减界限是有效的，为重要的特殊情况下，平方QAM与灰色标签，但新的界限是非常接近，并略紧于，原来的界限的数值例子。
2005-11-22 cs.IT math.IT
Modulation Augmentation and Constellation Shaping for LDPC-Coded QPSK
Samsung Research America（三星美国研究所）；University of Minnesota, Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Duke University（杜克大学）
针对QPSK星座整形应用受限的问题，提出将短整形码融入LDPC编码QPSK系统，通过稀疏码字实现概率整形，联合优化码本、映射和星座，在5G NR LDPC编码QPSK和QAM-16上分别获得0.6 dB和0.53 dB增益。
2026-10-02 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Constellation Precoding
本文分析了比特交织编码多波束形成（BICMB）结合星座预编码方案的分集阶数。多波束形成是通过信道矩阵的奇异值分解来实现的，该信道矩阵被假设为发射机和接收机完全已知。以前，已知BICMB具有与码率和并行子信道的数量的乘积相关的分集阶数界，在某些情况下失去全分集阶数。在本文中，我们表明，BICMB结合星座预编码器和最大似然检测实现全分集阶。我们还提供了与分析相匹配的模拟结果。
2009-08-25 cs.IT math.IT
Pairwise Check Decoding for LDPC Coded Two-Way Relay Block Fading Channels
在双向中继（TWR）信道中，部分解码比完全解码具有实现更大容量区域的潜力。然而，现有的部分解码实现被设计用于高斯信道并且具有静态物理层网络编码（PLNC）。在本文中，我们提出了一种新的解决方案，联合网络编码和信道解码的中继，称为成对校验解码（PCD），低密度奇偶校验（LDPC）编码的TWR系统在块衰落信道。主要思想是结合广播（BC）阶段中的自适应PLNC映射，在多址（MA）阶段中形成用于叠加的LDPC编码分组对的校验关系表（check-relation-tab）。使用PCD，然后，我们提出了一种部分解码方法，两阶段最近邻聚类与PCD（TS-CNC-PCD），以最大限度地减少最坏的成对错误概率。此外，我们提出了最小相关优化（MCO）选择更好的检查关系标签。仿真结果证实，所提出的TS-CNC-PCD提供了一个相当大的增益比传统的异或与信念传播（BP）在衰落信道中。
2012-03-01 cs.IT math.IT
Reduced Complexity Decoding for Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Constellation Precoding
多波束形成是通过奇异值分解的信道矩阵，这是假设是已知的发射机和接收机。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以实现全分集，只要码率Rc和所使用的子信道的数目S满足条件RcS<=1。另一方面，具有星座预编码的比特交织编码多波束形成（BICMB-CP）可以在不满足条件RcS<=1的情况下实现全分集。然而，BICMB-CP的解码复杂度远高于BICMB。本文提出了一种基于球形译码（SD）的降低译码复杂度的方法来降低BICMB-CP的最大似然（ML）译码的复杂度。降低的复杂度解码实现了几个数量级的减少，在获得一个预编码比特度量所需的实数乘法的平均数量方面，不仅相对于常规ML解码，而且相对于常规SD。
2011-09-14 cs.IT math.IT
Bit-interleaved coded modulation in the wideband regime
研究了高斯信道下比特交织编码调制（BICM）的宽带特性。在低信噪比（SNR）的通用信号星座的编码调制容量的泰勒展开推导和用于确定相应的扩展的BICM容量。给出了最小每比特能量和宽带斜率的简单公式。BICM被发现是次优的意义上，它的最小能量每比特可以大于编码调制方案的相应值。使用M-PAM或M^2-QAM上的标准格雷映射的每比特的最小能量由简单公式给出，并且示出为随着M增加而接近-0.34dB。使用低SNR扩展，在宽带体制中功率和带宽之间的一般权衡用于示出功率损耗如何可以与带宽增益进行权衡。
2007-10-22 cs.IT math.IT
Transmitting Extra Bits by Rotating Signal Constellations
在这封信中，我们提出了一种新的LDPC编码方案来传输额外的比特旋转信号星座的帮助下，没有任何额外的成本在传输功率或带宽。在该方案中，LDPC编码数据由旋转的二维信号星座图调制，其中旋转角度由给定的额外比特指定。在接收器处，借助于LDPC码的伴随式的统计学习来估计旋转角。在恢复旋转角度之后，编码的有效载荷数据可以由LDPC解码器解码。仿真结果表明，对于长度为2304的LDPC码，可以传输多达4个额外比特，而对LDPC编码数据的可靠性的影响可以忽略不计。
2020-08-28 cs.IT math.IT
Protograph-Based LDPC Code Design for Bit-Metric Decoding
提出了一种基于原模图的低密度奇偶校验（LDPC）码设计方法。该方法联合优化LDPC码节点度和编码比特到比特交织编码调制（BICM）比特信道的映射。对于具有均匀输入的BICM和具有概率整形的BICM，构造了二进制输入双输出代理信道并用于码设计。所构造的码的性能与Zhang和Kschischang（2013）的多边型码一样好。对于具有概率整形的64-ASK，构造块长度为64800的码，其在0.5log（1+SNR）的0.69 dB内以4.2比特/信道使用的频谱效率和1 e-3的帧出错率操作。
2015-01-22 cs.IT math.IT
Free Ride on LDPC Coded Transmission
在本文中，我们制定了一个新的问题，以应付在现有的编码传输链路（称为编码有效载荷链路）的额外比特的传输，而无需任何额外的传输能量或额外的带宽的成本。这是可能的，因为对于实际代码通常存在与信道容量的间隙。一个新的概念，被称为可访问的能力，被引入到指定的最大速率，在该速率下，额外的比特的叠加传输是可靠的，并且对编码的有效载荷链路的性能的影响可以忽略不计。对于二进制输入输出对称（BIOS）无记忆信道，可访问容量可以表征为信道容量与编码有效载荷链路的互信息速率之间的差，其可以针对非常短的有效载荷代码进行数值评估。对于一般的有效载荷码，我们提出了一个简单的下限上的可访问的容量，由信道容量减去有效载荷码的编码率。然后，我们专注于低密度奇偶校验（LDPC）码的情况下实现的有效载荷链路。我们建议通过随机叠加来传输额外的比特进行编码，并通过穷举搜索（借助统计学习）进行解码。我们进一步建议，通过在二进制字段上建立由“迫零”引起的辅助信道（称为综合症信道），使用重复码和一阶Reed-Muller（RM）码等结构化码传输额外比特。数值结果表明，高达60个额外的比特可以可靠地传输与1/2的LDPC码的长度为8064。
2019-06-26 cs.IT math.IT
Windowed Decoding for Delayed Bit-Interleaved Coded Modulation
延迟比特交织编码调制（DBICM）通过将不同延迟的码字子块调制到相同的信号上来推广比特交织编码调制（BICM）。由于DBICM能够利用解码延迟子块的外部信息检测未延迟子块，因此DBICM比BICM提高了传输可靠性。在这项工作中，我们提出了一种新的窗口解码算法的DBICM，它使用的外部信息的解码延迟和未延迟的子块，以提高对所有子块的检测。数值结果表明，所提出的加窗解码显着优于原来的解码。
2021-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Parallel Bit Interleaved Coded Modulation
提出了一种新的比特交织编码调制（BICM）。在新的方案中，称为并行BICM，L相同的二进制码并行使用映射器，一个新提出的有限长度交织器和二进制抖动信号。与以前的方法相反，该方案不依赖于理想的无限长交织器的任何假设。在无记忆信道上，证明了新方案等价于二进制无记忆信道。因此，该方案使人们能够使用为该二进制信道设计的简单二进制码来容易地设计编码调制方案。基于二进制码在二进制信道上的性能，对编码调制方案的整体性能进行了分析评估。从信息论的角度分析了新方案，其中考虑了容量，错误指数和信道色散。该方案的容量与BICM容量相同。该方案的误差指数与最近提出的BICM失配解码指数分析进行了数值比较。
2010-08-17 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Imperfect CSIT
本文讨论了比特交织编码多波束形成（BICMB）的性能[1]，[2]与波束形成向量的不完善的知识。大多数对发射端有限速率信道状态信息（CSIT）的研究都假设预编码矩阵在任意酉变换下具有不变性。在BICMB中，此属性不成立。另一方面，BICMB的最佳预编码器和检测器在对角酉变换下不变。为了设计一个有限速率的CSIT系统的BICMB，我们提出了一个新的失真测量优化下的不变性。基于这种新的失真测度，我们引入了一组新的质心，并采用广义Lloyd算法进行码书设计。我们提供的仿真结果表明，所提出的失真措施和各种接收机的线性检测器的码本设计实现的性能改善。我们表明，虽然这些接收器具有相同的性能完美的CSIT，他们的性能不完美的CSIT下的变化。
2008-05-08 cs.IT math.IT
On Interleaving Techniques for MIMO Channels and Limitations of Bit Interleaved Coded Modulation
它示出，而互信息曲线的编码调制（CM）和比特交织编码调制（BICM）重叠的情况下，一个单输入单输出信道，同样是不真实的多输入多输出（MIMO）信道。提出了一种在存在多个发射天线的情况下减轻衰落的方法，称为坐标交织（CI），作为单个发射天线的分量交织的概括。任何优势的程度CI BICM，相对于CM，从互信息的角度进行了分析，分析是基于一个等效的并行通道模型CI。推导了在CI和多个发射和接收天线存在下的互信息的几个表达式。结果表明，如果使用适当的信号映射，CI比BICM具有更高的互信息。还考虑和说明了在存在CI的情况下星座旋转等效应;结果表明，星座旋转可以增加受限容量。
2005-10-24 cs.IT math.IT
Space-time coding techniques with bit-interleaved coded modulations for MIMO block-fading channels
空时比特交织编码调制（ST-BICM）是在块衰落MIMO信道中获得高分集增益和编码增益的有效技术。其最大似然（ML）性能计算理想交织条件下，这使得全局优化考虑到信道编码。由于多样性上界来自Singleton界，一个适当的选择的时间维度的空时编码是可能的，这最大化的多样性，同时最小化的复杂性。在此基础上，提出了一种优化的交织器和一组线性预编码器，称为色散核代数（DNA）预编码器。所提出的预编码器相对于现有技术具有良好的性能，并且对于任何数量的发射天线和任何时间维度都存在。对于turbo码，它们表现出不随帧长度增加的帧出错率。
2007-06-15 cs.IT math.IT
Triggering Wave-Like Convergence of Tail-biting Spatially Coupled LDPC Codes
空间耦合低密度奇偶校验（SC-LDPC）码在低复杂度的置信传播（BP）译码下可以获得足够的信道容量，但在实际的有限耦合长度情况下，由于终端效应会产生不可忽略的速率损失。本文研究了如何通过随机缩短咬尾SC-LDPC码来逼近终止SC-LDPC码的性能。我们找到了所需的最小速率损失，以达到相同的性能比终止码。我们还研究了咬尾SC-LDPC码在并行信道上传输的使用（例如，比特交织编码调制（BICM）），并研究编码比特在两个并行信道之间的分布如何改变码的性能。我们表明，咬尾SC-LDPC码可以使用BP解码几乎任何地方内的MAP解码的可实现的区域。优化在编码器端带有一个强制性缓冲区。我们评估不同分布的编码位，以减少这个缓冲区的长度。
2015-12-15 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Perfect Coding
当发射机和接收机都知道信道状态信息（CSI）时，在多输入多输出（MIMO）系统中通常使用采用奇异值分解（SVD）的波束成形技术。在没有信道编码的情况下，在全分集和全复用之间存在折衷。当添加信道编码时，只要码率Rc和所使用的子信道的数目S满足条件RcS<=1，就可以实现这两者。通过添加适当设计的星座预编码器，对于未编码系统和编码系统两者，可以实现全分集和全复用两者，其中具有更高的解码复杂度的折衷，例如，完全预编码多波束成形（FPMB）和具有完全预编码的比特交织编码多波束成形（BICMB-FP），而没有条件RcS<=1。完美空时分组码（PSTBC）是一种全速率全分集空时码，可实现MIMO系统的高效成形和高编码增益。本文介绍了一种新的波束形成技术--比特交织编码多波束形成与完美编码（BICMB-PC）。BICMB-PC通过卷积编码SVD系统传输PSTBC。与BICMB-FP类似，BICMB-PC实现了全分集和全复用，其性能与BICMB-FP几乎相同。BICMB-PC的优点在于，它可以提供比BICMB-FP低得多的解码复杂度，因为对于2维和4维的BICMB-PC，接收信号的实部和虚部可以被分离，并且仅需要与编码比特相对应的部分来获取维特比解码器的一个比特度量。
2012-08-15 cs.IT math.IT
Scalable Syndrome-based Neural Decoders for Bit-Interleaved Coded Modulations
本研究提出可将基于校正子的神经译码器应用于高阶比特交织编码调制的框架，通过比特对数似然比输出的理论信道建模拓展其适用范围，在两种极化码上用RNN和Transformer架构实现并对比了误比特率性能与计算复杂度。
2024-03-05 cs.IT math.IT
LDPC coded transmissions over the Gaussian broadcast channel with confidential messages
本文针对具有机密信息的高斯广播信道，设计并评估了几种实用的低密度奇偶校验（LDPC）编码传输方案。该信道模型不同于经典的窃听信道模型，因为未经授权的接收器（Eve）必须能够解码信息的某些部分。因此，可靠性和安全性目标与窃听信道的目标不同。为了设计和评估实际的编码方案，我们使用的出错率作为一个度量的性能所取得的授权接收器（鲍勃）和未经授权的接收器（夏娃）。我们研究了系统的可行性，并表明，两个不同的水平，对噪音的保护，需要对公众和秘密的消息。这可以通过两种方式来实现：i）通过使用具有所传输的信息比特的不等错误保护（UEP）的LDPC码，或者ii）通过使用具有不同速率的两个经典的非UEP LDPC码。我们比较了这两种方法，并表明，所考虑的例子，利用UEP LDPC码的解决方案是更有效的比使用非UEP LDPC码。
2014-04-10 cs.CR cs.IT math.IT
Protograph-Based LDPC Code Design for Shaped Bit-Metric Decoding
提出了一种基于原模图的低密度奇偶校验（LDPC）码设计方法。该方法联合优化LDPC码节点度和编码比特到比特交织编码调制（BICM）比特信道的映射。对于具有均匀输入的BICM和具有概率整形的BICM，使用用于码设计的二进制输入双输出代理信道。对于均匀输入，构造的代码与Zhang和Kschischang（2013）的多边缘类型代码一样好。对于具有概率整形的8-ASK和64-ASK，设计了具有块长度64800的速率2/3和5/6的码，其在1e-3的目标帧出错率下分别以1.38和4.25比特/信道使用的频谱效率在0.63dB和0.69dB的连续AWGN容量内操作。
2015-04-14 cs.IT math.IT
An Optimal Unequal Error Protection LDPC Coded Recording System
针对RLL约束记录系统中高编码率限制纠错能力的问题，提出基于UEP的LDPC编码方案，结合比特分配、信号标记设计及差分进化优化，提升系统纠错性能。
2023-10-10 cs.IT math.IT
Joint Distributed Source-Channel Decoding for LDPC-Coded Binary Markov Sources
提出了一种新的分布式信源信道（DSC）编码系统的联合解码技术，用于在加性高斯白噪声（AWGN）信道上传输相关的二进制马尔可夫信源。在该方案中，相对较短的长度，低密度奇偶校验（LDPC）码被独立地用于编码每个源的比特序列。为了重建原始比特序列，联合信源信道解码（JSCD）技术，提出了利用时间和源相关性的知识。JSCD技术由迭代执行的两个阶段组成。首先，和积（SP）解码器与BCJR解码器串行级联，其中在{ \em局部（水平）迭代}期间利用源存储器的知识。然后，在{ \em全局（垂直）迭代}期间，使用源之间的相关性的估计来更新级联解码器。因此，源的相关性被假定为每个级联解码器的后续全局迭代中的边信息。从帧/比特出错率（FER/BER）的仿真结果，我们注意到，显着的增益是由所提出的解码方案相对于相关知识没有完全利用在解码器的情况下实现的。
2013-08-01 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Perfect Coding in Massive MIMO Systems
本文研究了在毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中采用理想编码的比特交织编码多波束形成（BICMB），以获得最大的分集增益和复用增益。使用BICMB的完美编码使我们能够做到这一点。我们表明，通过使用BICMB和完美的编码，分集增益变得独立于发送数据流的数量和在每个远程天线单元（RAU）在发送器和接收器的天线的数量。假设发射机和接收机都知道完美的信道状态信息（CSI），并且天线数量趋于无穷大。后一种假设可以通过每个RAU中的大量天线来放松，类似于所有大规模MIMO研究的情况。仿真结果表明，当满足理想信道状态信息假设时，采用理想编码的BICMB可以得到分析预测的分集增益值。
2020-05-05 cs.IT math.IT
Diversity Analysis of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
对于宽带无线通信系统，正交频分复用（OFDM）已经与多输入多输出（MIMO）技术相结合。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落的MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时实现空间分集和多径分集，是一种重要的技术。然而，分析BICMB-OFDM的分集是一个具有挑战性的问题。本文对BICMB-OFDM系统进行了分集分析。首先，推导了最大可达分集，并证明了全分集条件RcSL <= 1，其中Rc，S和L分别为码率，每个子载波上发送的并行流数和信道抽头数。然后，性能下降，由于子载波之间的相关性进行了研究。最后，子载波分组技术被用来对抗性能下降，并提供多用户兼容性。
2015-03-17 cs.IT math.IT
Noncoherent Analog Network Coding using LDPC-coded FSK
模拟网络编码（ANC）是一种用于双向中继信道（TWRC）的吞吐量增加技术，其中两个端节点在相同的时间和频带上同时向中继器发送，随后中继器向端节点广播接收到的信号总和。ANC下的相干接收是具有挑战性的，因为需要所有节点的振荡器同步，多普勒频移进一步加剧了这个问题。本文提出了一种实现ANC的非相干M进制移频键控（FSK）解调器，该解调器产生适合于容量接近信道码的软输出，并支持信道解码器的信息反馈。该公式的一个独特之处是在接收符号概率密度函数中存在无限求和。当截断求和包含足够数量的项时，检测和信道解码成功。通过Monte Carlo仿真研究了调制阶数为2、4和8，信道编码和未编码操作，以及有和没有从解码器到解调器的信息反馈时的比特出错率性能。考虑用于仿真的信道码是由DVB-S2标准定义的LDPC码。据我们所知，这项工作是第一个开发非相干软输出解调器的ANC。
2017-03-04 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
Diversity Analysis of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming
在本文中，比特交织编码多波束形成（BICMB）的分集分析扩展到一般的空间波束形成器的情况下，删除一个条件，他们以前已知的设计标准和量化的分集阶数。分集阶数由参数Qmax确定，该参数Qmax是从卷积码和BICMB中使用的空间解复用器继承的。我们介绍了一种方法来找到这个参数，通过采用一个传递函数的方法，在寻找卷积码的重量谱。用这种方法计算了几个Qmax值，并与计算机检索结果相吻合。仿真结果支持分集分析和参数的确定方法。通过使用Singleton界，我们还证明了Qmax是由流的数量和编码器的码率的乘积的下界。针对给定的卷积码，提出了满足最大可达分集阶数条件的空分解复用器设计准则。
2009-02-03 cs.IT math.IT
Multi-User SR-LDPC Codes via Coded Demixing with Applications to Cell-Free Systems
本文提出MU-SR-LDPC编码，结合SR-LDPC码与编码分离技术，实现协调多用户非正交多址，在固定信噪比下以更高总速率达到目标误码率，并支持无蜂窝系统的本地联合解码。
2024-02-10 cs.IT eess.SP math.IT
Bit-Interleaved Coded Energy-Based Modulation with Iterative Decoding
本文提出了一种低复杂度的准最优非相干接收机，用于多级能量编码调制系统。受Turbo处理原理的启发，我们将比特交织编码调制与迭代解码（BICM-ID）的基本原理融入到所提出的接收机设计中。该系统被称为比特交织编码基于能量的调制与迭代解码（BICEM-ID）和它的错误性能进行了分析研究。具体来说，我们推导出上界的平均成对错误概率（PEP）的非相干BICEM-ID系统中的反馈自由（FF）和无错误反馈（EFF）的情况下。结果表明，最近邻的定义，这是很重要的性能分析FF的情况下，是非常不同的相干BICM-ID对应。分析还揭示了如何从编码比特到能量水平的映射影响的分集阶数和编码增益的BICEM-ID系统。一个良好的映射的设计标准，然后制定和算法，提出了找到一组最佳的映射BICEM-ID。最后，仿真结果证实了主要的分析结果。
2022-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Integrated Semi-definite Relaxation Receiver for LDPC-Coded MIMO Systems
半定松弛（SDR）检测器已被证明是成功的接近最大似然（ML）性能，而时间复杂度只有多项式。我们提出了一种新的接收机联合利用前向纠错（FEC）码信息的SDR检测过程。通过代码约束的加强，联合SDR检测器大大提高了整体接收机性能。为了进一步提高性能，ML-SDR检测器通过在成本函数中并入先验信息而适于MAP-SDR检测器。在Turbo原理下，MAP-SDR检测器从解码器接收软信息，输出外信息，大大提高了检测器的可靠性。我们还提出了一个简化的SDR涡轮接收机，解决了每个码字，而不是解决多个SDR的迭代涡轮处理。该方案显著降低了软件无线电Turbo接收机的时间复杂度，而误码性能保持与以前相似。事实上，我们的简化方案是通用的，可以应用于任何基于列表的迭代接收器。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Simple Low-Rate Non-Binary LDPC Coding for Relay Channels
二进制LDPC编码中继系统已经得到了很好的研究，假设无限码字长度。在本文中，我们处理的非二进制LDPC码，可以超过他们的二进制对应，特别是实际的码字长度。我们利用非二进制LDPC码和最近发明的非二进制编码技术，称为乘法重复设计低速率编码策略的解码和转发半双工中继信道。我们声称，所提出的策略是简单的，因为目的地和中继可以通过共享相同的解码器的结构几乎相同的计算复杂性解码。数值实验表明，非二进制LDPC码中继系统的性能优于直接传输系统，并且与中继信道的可达速率相差不超过1.5dB。
2011-08-16 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Modulation Revisited: A Mismatched Decoding Perspective
通过将比特交织编码调制（BICM）解码器建模为失配解码器，我们重新审视了BICM的信息论分析。失配解码模型是针对有限但任意的块长度而定义的，并且自然地捕获属于同一符号的比特之间的信道存储器。我们给出了两个独立的证明的BICM容量计算的Caire等人。BICM被建模为一组独立的并行二进制输入通道，其输出是逐位对数似然比。我们的第一个可交织性证明使用典型的序列，并表明，由于随机编码结构，交织器是不需要的。第二个证明是基于随机编码错误指数与不匹配的解码，其中最大可实现的速率是广义互信息。我们发现，广义互信息的失配解码器符合无限交织器BICM容量。我们还表明，错误指数-因此截止率-的BICM不匹配的解码器是上界的编码调制，因此可能低于无限交织模型。我们还考虑了用EXIT图分析BICM迭代译码时出现的互信息。我们表明，相应的符号度量的知识传输的符号和EXIT互信息承认一个表示为伪广义互信息，这是在一般情况下无法实现。一个不同的符号解码度量，其中的外部边信息是指假设的符号，诱导一个广义的互信息低于编码调制容量。
2008-05-09 cs.IT math.IT
Protograph Bit-Interleaved Coded Modulation: A Bandwidth-Efficient Design Paradigm for 6G Wireless Communications
比特交织编码调制（BICM）在过去的三十年里引起了研究界的极大关注，因为它可以在大量的通信和存储系统中以相对较低的实现复杂度获得理想的误码性能。通过利用迭代解映射和解码（ID），BICM能够在各种信道上接近编码调制的容量限制。近年来，原模低密度奇偶校验（PLDPC）码及其空间耦合（SC）码以其强大的纠错能力和简单的结构成为BICM系统的前向纠错（FEC）解决方案，并在深空通信、卫星通信、无线通信、光通信和数据存储等领域得到了广泛的应用。本文对PLDPC-BICM的最新发展及其在各种通道模型上的创新SC变体进行了全面调查，例如，加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道、泊松脉冲位置调制（PPM）信道和闪存信道。特别感兴趣的是代码的建设，星座成形，以及比特映射器的设计，其中的接收机被制定为一个串行级联的解码框架组成的软决策解映射器和置信传播解码器。最后，几个有前途的研究方向进行了讨论，这还没有得到充分的解决，在目前的文献。
2022-10-27 cs.IT math.IT
Overcoming Data Availability Attacks in Blockchain Systems: Short Code-Length LDPC Code Design for Coded Merkle Tree
轻节点是区块链系统中的客户端，仅存储区块链分类账的一小部分。在某些区块链中，轻节点容易受到数据可用性（DA）攻击，其中恶意节点通过向系统中的节点隐藏块的无效部分来使轻节点接受无效块。最近，Yu等人提出了一种基于LDPC码的称为编码Merkle树的技术，该技术使轻节点能够通过随机请求/采样来自恶意节点的块的部分来检测DA攻击。然而，如果恶意节点隐藏LDPC码的小停止集，则轻节点无法以高概率检测到DA攻击。在本文中，我们证明了一个合适的专门的LDPC码和轻节点采样策略的协同设计，导致检测DA攻击的概率很高。我们考虑不同的对手模型的基础上，他们的计算能力，找到停止集。对于不同的对手模型，我们提供了新的专门的LDPC码结构和耦合轻节点采样策略，并证明它们导致更高的概率检测DA攻击相比，在早期文献中提出的方法。
2022-08-27 cs.CR cs.IT math.IT
Broadcast Coded Modulation: Multilevel and Bit-interleaved Construction
AWGN广播信道的容量是通过叠加编码来实现的，但是各个编码调制的叠加扩展了调制字母表并使其配置失真。广播信道上的编码调制受到特定的信道输入调制约束仍然是一个重要的开放问题。在可以被认为是单用户广播传输的不等差错保护调制的相关领域中已经取得了一些进展，但是它没有接近容量区域边界上的所有点。本文研究了在特定信道输入星座下的多级编码（MLC）广播编码调制。推导了多级码在AWGN广播信道中实现星座约束容量的条件。对于任何给定的星座，我们提出了一个务实的多级设计技术与近星座约束容量的性能，叠加内码和外码的耦合本地化到每个比特级。结果表明，这可以进一步放宽到一个代码耦合只有一个位的水平上，很少或根本没有惩罚下自然标签。研究了两个用户的比特级之间的速率分配问题，并提出了一种实用的方法，再次与近容量性能。在进一步追求较低的复杂度，提出了一种混合MLC-BICM，其性能被证明是非常接近的星座约束的容量区域的边界。仿真结果表明，在所提出的编码调制框架中，好的点对点LDPC码具有优异的性能。
2016-10-28 cs.IT math.IT
Design and Analysis of the Tail Sequence for Short LDPC-Coded Space Communications
本文针对短LDPC编码空间遥控指令中译码器可能越过CLTU末端错误收敛的问题，研究尾序列所需特性并提出设计方法，仿真表明所提尾序列可显著改善TC拒绝概率，且在中等SNR下基于译码器的检测能以更低复杂度达到与似然比检验检测相同的性能。
2025-08-27 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming in Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
本文利用比特交织编码多波束形成（BICMB）对毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统进行了渐近分集分析。首先，研究了在发射机处采用$M_t$天线子阵列并且在接收机处采用$M_r$天线子阵列的单用户毫米波系统。发射机和接收机中的每个天线子阵列分别具有$N_r$和$N_t$天线。我们建立了一个定理的分集增益时，在每个远程天线单元（RAU）的天线数趋于无穷大。基于该定理，具有BICMB的分布式系统实现了$L_t=\sum_{i,j}L_{ij}$的全空间复用和$\frac{\left(\sum_{i,j}β_{ij}\right)^2}{\sum_{i,j}β_{ij}^2L_{ij}^{-1}}$的全空间分集，其中$L_{ij}$是传播路径的数目，$β_{ij}$是发射机中的第$i$ RAU和接收机中的第$j$ RAU之间的大尺度衰落系数。该结果表明，可以通过增加RAU的数量来增加系统中的分集增益。仿真结果表明，在满足理想信道状态信息假设的情况下，BICMB的使用提高了系统的分集增益。
2019-03-14 cs.IT math.IT
Full-Diversity Precoding Design of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
多输入多输出（MIMO）技术已经与正交频分复用（OFDM）结合用于宽带无线通信系统。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时提供空间分集和多径分集，是一种重要的技术。在我们之前的工作中，子载波分组技术被应用于对抗子载波相关性的负面影响。证明了在R_cSL<=1的条件下，BICMB-OFDM-SG（BICMB-OFDM-SG）可以实现全分集，其中R_c、S和L分别为码率、每个子载波上的并行流数和信道抽头数。全分集条件意味着如果S增加，则R_c可能必须减小以保持全分集。因此，增加并行流的数量可能不会提高总传输速率。本文采用预编码技术来克服BICMB-OFDM-SG中R_cSL<=1的全分集限制问题。首先，对预编码后的BICMB-OFDM-SG进行了分集分析。然后，全分集预编码设计开发与最小可实现的解码复杂度。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Telecommand Rejection Probability for CCSDS-compliant LDPC-Coded Transmissions with Tail Sequence
本文研究了符合CCSDS标准的LDPC编码传输中尾序列检测问题，通过理论分析和仿真评估了不同系统参数下遥控拒收概率，旨在优化尾序列设计以最小化CLTU丢弃率。
2024-07-23 cs.IT math.IT
Asymmetric Dual-Mode Constellation and Protograph LDPC Code Design for Generalized Spatial MPPM Systems
为了实现自由空间光通信（FSO）的可靠高效传输，设计了一种基于弱湍流信道的原型图低密度奇偶校验（PLDPC）编码广义空间多脉冲位置调制（GSMPPM）系统。具体而言，我们调查的PLDPC码，广义空间移位键控（GSSK）调制，和MPPM星座。首先，我们提出了一种新型的GSMPPM星座，智能集成GSSK到MPPM，称为非对称双模（ADM）星座，以提高PLDPC编码的GSMPPM系统的性能。此外，利用原模图外部信息传输（PEXIT）算法，我们构造了一种改进的PLDPC码，称为I-PLDPC码，它优于现有的PLDPC码在弱湍流信道。分析和仿真结果表明，建议的ADM星座和建议的I-PLDPC码可以获得显着的性能增益比他们的同行。因此，建议的PLDPC编码的GSMPPM系统与ADM星座是称职的，以满足高可靠性的要求FSO应用。
2023-03-07 cs.IT math.IT
Three-Module SC-VAMP for LDPC-Coded Nonlinear Channels
Nagoya Institute of Technology（名古屋工业大学）；The University of Osaka（大阪大学）
本文提出一种三模块扩展的SC-VAMP方法，用于非线性信道中的信号恢复，通过引入隐变量分解推断问题，结合高斯-赫姆特积分、LMMSE估计和信念传播解码，提升LDPC码在非线性信道中的性能。
2026-04-21 cs.IT math.IT
