Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo trình bày việc giải mã mềm sử dụng thuật toán BPA-EH cải tiến cho mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp LDPC dựa trên các ma trận kiểm tra tương đương nhằm khắc phục vấn đề vòng kín ngắn trong mã LDPC. Phương pháp này không những cho phép giảm đáng kể thời gian giải mã so với kỹ thuật giải mã BPA-EH mà còn mang lại độ lợi mã hóa cao hơn.
Phạm Xuân Nghĩa Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ - 120(06): 177 – 181 LDPC Phạm Xuân Nghĩa1, Nguyễn Anh Tuấn2*, Nguyễn Đức Đài1 Học viện Kỹ thuật quân Trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thơng – ĐH Thái Ngun TĨM TẮT kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC-Low Density Parity Check) 1,2 dB kênh pha-đinh Từ khóa: Mã LDPC, ma trận kiểm tra tương đương, giải mã BPA, kênh Gauss, kênh fadinh ĐẶT VẤN ĐỀ* Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC-Low Density Parity Check) L( y i ) log Pr( y i | r) Pr( y i 1| r ) (1) Ở r tập symbol nhận từ kênh xác suất điều kiện Pr( y i | r ) Thuật toán BPA [2,3] thuật toán giải mã lặp có hai cơng đoạn chính: , nhi có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm cải thiện hiệu giải mã này, cải tiến nâng cao chất lƣợng giải mã nội dung tiếp tục đƣợc nghiên cứu H Mặt khác, T Cập nhật tin cho tất nút kiểm tra gửi tin rji(b) từ nút kiểm tra tới nút bít nối với Cập nhật tin cho tất nút bít gửi tin qji(b) từ nút bit tới nút kiểm tra nối với Đầu giải mã giá trị LLR bít mã đƣợc sử dụng để định thành từ ^ ^ ^ ^ mã thăm dò y y1 , y , , y n Khi hội chứng s thỏa mãn điều kiện: ^ y H T CÁC THUẬT TOÁN GIẢI MÃ BPA, BPAEH VÀ Ý TƢỞNG NGHIÊN CỨU s Thuật tốn giải mã BPA Thì dừng lặp đƣa từ mã hợp lệ y Nếu điều kiện (2) khơng thỏa mãn q trình đƣợc thực lại đạt số lần lặp mã LDPC ( n, k ) với tỷ lệ mã R k / n ( m n k số lƣợng bit kiểm Xét tra) Các bit tin u u1 , u2 , uk đƣợc mã hóa thành từ mã y y1 , y2 , yn sau đƣợc điều chế truyền kênh Đầu vào giải mã BPA tỷ lệ ƣớc lƣợng theo hàm log (Log Likelihood Ratio – LLR) [2,3]: * Tel: 0912 998396, Email: natuan@ictu.edu.vn [0, 0, , 0] (2) ^ cực đại max đƣa từ mã -EH Nhƣ ta biết thuật toán BPA-EH thuật toán sử dụng ma trận kiểm tra tƣơng đƣơng [1] Từ lý thuyết mã tuyến tính, ta thấ y 177 Phạm Xuân Nghĩa Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ (2) Đây hệ phƣơng trình tuyến tính nên việc thay hàng việc cộng hàng với để He He ỉ xét trƣờng hợ ế h(a) ma trận H cách cộng modulo hàng h(b) h(c) Việc lựa chọn hàng h(a), h(b), h(c) đƣợ ụ thể [1] [1] hạn chế - , việ 120(06): 177 – 181 hần kết mô phỏng, đánh giá , [1] thực thuật toán BPA-EH việc sử dụng ma H e , ma trậ trậ ợc tạo việc thay ểm tra tin cậy) Điều dẫn đến khối lƣợ ớn Ở ề xuấ nhƣ sau: Ngồi việc thay hàng có độ tin cậ ậ , thay số ại bằ toàn “0” điều làm giảm khối lƣợ đáng kể , nút bit đƣợc nối tới nhiều nút kiểm tra, nên ta bỏ bớt số nút kiểm tra đảm bảo nút bit tin cậy dựa vào tin từ nút kiể CÁC ĐỀ XUẤT MỚI ĐỐI VỚI PHƢƠNG PHÁP GIẢI MÃ BPA-EH – ố - – KẾT QUẢ MƠ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ Sơ đồ mơ hệ thống Nguồn tin ^ Yi ^ ^ ^ y1 , y , , y n s Mã LDPC So sánh ŝ y Điều chế BPSK Kênh truyền BER Giải mã LDPC ŷ BPSKmod Giải điều chế BPSK Hình Sơ đồ mô hệ thống Trong sơ đồ [4] Thuật toán giải mã dựa 178 Phạm Xuân Nghĩa Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 120(06): 177 – 181 thuật toán BPA-EH cải tiến Theo lý thuyết mã tuyến tính, từ ma trận H gốc tạo ma trận He việc thay hàng h(a) tổng module hàng h(b) h(c): He H |row( a ) -EH (3) row( b ) row( c ), a b c Việc lựa chọn hàng h(a), h(b), h(c) đƣợc chọn việc xét giá trị syndrome mềm [1]: sign( L( y j )) | L( y j | j Vi j Vi (4) | L(smin ) | | L(si ) | | L( y j ) | i 1,2 m j 1,2 n (5) Ở smin nút có giá trị tuyệt đối syndrome nhỏ lần giải mã Nhƣ ta biết nút kiểm tra có syndrome nhỏ kết nối với nút tin có độ tin cậy thấp nhất, nên ta chọn a hàng ứng với L(smin) có giá trị nhỏ mang dấu dƣơng (việc lựa chọn dấu dƣơng đảm bảo chắn syndrome bị lỗi), hàng b ứng với L(smax) có giá trị lớn mang dấu âm, hàng c ứng với L(si) có giá trị tăng dần với a b c Ngồi việc thay hàng n Hình , BPA-EH, BPA-EH cải tiế 60x120 kênh AWGN Danh gia thi BER cua ma LDPC bat quy tac 10 -1 10 -2 10 -3 10 BER L(si ) -4 10 -5 10 BPA BPA-EH BPA-EH erase 12 rows BPA-EH erase 30 rows BPA-EH erase 20 rows -6 10 -7 10 1.5 2.5 3.5 4.5 Eb/No 0”) ngẫu nhiên số hàng trừ hàng có độ tin cậy thay hàng có độ tin cậy lớn Kết mô AWGN H60x120 H120x240 h , mã C1 H60x120, thực thuậ BPA-EH cải tiế - He việ Pe=10-4 , nhƣng tăng số hàng bị Hình , BPA-EH, BPA-EH cải tiế 120x240 kênh AWGN Trên h He ,k Vì vậy, việc sử dụng ma trận H tƣơng đƣơng kết hợp xóa số ảm phức tạp q trình tính tốn cỡ (10%) H60x120 20 % H120x240 - 179 Phạm Xuân Nghĩa Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 120(06): 177 – 181 Pe=10-5 - Danh gia thi BER cua ma LDPC bat quy tac 10 - BPA BPA-EH cai tien BPA-EH -1 10 pha – đinh: Dựa vào kết mô kênh AWGN, ta tiến hành thực thuật toán BPA-EH cải tiến kênh pha – đinh với mã C1 xóa hàng mã C2 -2 10 -3 BER 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 h Eb/N0 H60x120 - 10 10 Eb/No Hình - , BPA-EH, BPA-EH cải tiế n H120x240 kênh pha - đinh – KẾT LUẬN ả ẳ - 10%) Khi Eb/N0 - ˃ – – e = 10 -4 - - Pe=10-5 Danh gia thi BER cua ma LDPC bat quy tac 10 BPA BPA-EH cai tien BPA-EH -1 10 t - -2 10 - -3 BER 10 - -4 10 H -5 10 -6 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO -7 10 10 Eb/No Hình , BPA-EH, BPA-EH cải tiế 60x120 kênh pha – đinh H(120x240 b/N0 - Pe=10-4 180 - b/N0 ˃ - Nguyen Tung Hung, “A new decoding algorithm based on equivalent parity check matrix for LDPC codes,” REV Journall on Electronics and Communications, Vol.3, No 1-2, Jannuary – June, 2013 R,Gallager, “Low-density parity-check codes,” IRE Trans, Information Theory, pp 21-28 January 1962 William E Ryan, “An introduction to LDPC codes,” Department of Electrical and Computer Engineering, the University of Arizona, August 19,2003 Thomas J Richardson, M Amin Shokrollahi, Member, IEEE, and Rudiger L.Urbanker “Design of capacity-Approaching irregular low-density parity-check codes,”IEEE Transactions on Information Theory, Vol 47,No 2, February 2001 Trần Ngọc Bích Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 120(06): 171 – 176 SUMMARY RESEARCH, QUALITY ASSESSMENT OF IMPROVED BPA-EH ALGORITHM FOR LDPC CODES Pham Xuan Nghia1, Nguyen Anh Tuan2*, Nguyen Duc Dai1 Le Quy Don Technical University, College of Information and Communication Technology - TNU This paper presents the decoding method for LDPC code based on Equivalent parity check matrix This method did not allow significant reduction in decoding time compared with BPA decoding techniques, but also improve LDPC decoding perfomance Simulation results show that the new LDPC decoding algorithm can improve LDPC decoding perfomance compared with traditional BPA approximately 0.75 dB on Gaussian channels and 1.2 dB on fadinh channels Keywords: LDPC code, Equivalent parity check matrix, BPA decoding, Gaussian channels, fadinh channels Ngày nhận bài:31/12/2013; Ngày phản biện:20/1/2014; Ngày duyệt đăng: 9/6/2014 Phản biện khoa học: TS Phùng Trung Nghĩa – Trường Đại học Công nghệ Thông tin & Truyền thông- ĐHTN * Tel: 0912 998396, Email: natuan@ictu.edu.vn 181 ... BER cua ma LDPC bat quy tac 10 - BPA BPA-EH cai tien BPA-EH -1 10 pha – đinh: Dựa vào kết mô kênh AWGN, ta tiến hành thực thuật toán BPA-EH cải tiến kênh pha – đinh với mã C1 xóa hàng mã C2 -2... Hình , BPA-EH, BPA-EH cải tiế 60x120 kênh AWGN Danh gia thi BER cua ma LDPC bat quy tac 10 -1 10 -2 10 -3 10 BER L(si ) -4 10 -5 10 BPA BPA-EH BPA-EH erase 12 rows BPA-EH erase 30 rows BPA-EH. .. tin cậy lớn Kết mô AWGN H60x120 H120x240 h , mã C1 H60x120, thực thuậ BPA-EH cải tiế - He việ Pe=10-4 , nhƣng tăng số hàng bị Hình , BPA-EH, BPA-EH cải tiế 120x240 kênh AWGN Trên h He ,k Vì vậy,