Düşük seviyeli parite-check (LDPC) kodları, modern dijital iletişim sistemlerinin temel taşı haline geldi, Shannon limitine yakın güvenilir veri iletimini sağladı. İlk olarak Robert Gallager tarafından 1963 doktora tezleri ile tanıştırdı ve daha sonra 1990'larda yeniden keşfedildi, bu kodların tamamına adapte olmak için gerekli olan standartlarda, otomatik kanal koşulları ve kalite-tavuşlama yöntemlerine uyum sağlamada gerekli olan iki temel yöntem ve uygulama hızına uyum sağlar.

LDPC Kodlarının Temelleri

[FONT=2][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=FONT=FONT=FONT=S=S=S=S=S=S=S=S=SNT=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=SNT=FONT=FONT=FONT=S=SNT=S=S=S=S=S=S=S=S=S=FONT=FONT=FONT=

Kod oranı:0)R[DÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜCÜDÜSÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜye ait olan bir kod numarası ([DÜye Olmayanlar) / 4 )))))))))) / [[DÜye Olmayanlar (daha fazla güvenilirlik) / daha düşük bir kod testi (daha fazla güvenilirlik) Doğrulanmış bir sayı için sabit bir LDPC matrisi, birden fazla matrisi depolamak için, daha etkili bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabitlenmiş ve daha fazla kodlama anlamına gelir.

Kod Oranları Neden?

İletişim kanalları, fading, müdahale ve gürültü nedeniyle zaman içinde değişir. Tek bir kod oranı tüm koşullara uygun şekilde hizmet edemez: iyi koşullar altında, yüksek oranda veri aktarım yoluyla; düşük koşullar altında, düşük bir oran güvenilir bir resepsiyon sağlar. Adaptif kodlama ve modulation (ACM) sistemleri bu nedenle, aynı encoder ve decoderin birden fazla oranını desteklemesine izin verir.

Puncturing Technique

Puncturing, kodlayan bir kod kelimedir:0)Bir LDPC matrisi kullanarak ilk olarak üretilir; sonra, devre dışı kalın matrisin alt kümesi (veya bazen sistematik bitler) transferden önce silinir.

Matematiksel olarak, eğer anne kodu uzun süre devam ederse:0)[Dönetici:2) ve )) ile ilgili olarak, (örneğin, yüksek çözünürlükte bulunan bir değişkene göre, yüksek çözünürlükte (örneğin, yüksek çözünürlükte) bir süre ile yapılır.

Puncturing Patterns and Design Thinkations

Bir punctured LDPC kodu performansı, hangi bitlerin ton olduğu konusunda ağırlığa bağlıdır. Random puncturing performansı da düşebilir, çünkü özellikle kısa blok uzunluğu için kod yapısını kırabilir. Sistematik tasarım yaklaşımları var, örneğin:

  • [FONT:0)Yönekizleyici:[Dönerge: 1 ) Sabit bir periyodik modele göre biraz geri çekilmek, ancak en uygun olmayabilir.
  • [FONT=0)Column-weight-based puncturing:[Dönetici:0) Daha düşük sütun ağırlığı olan değişken düğümlerin punkini (uçak bağlantılarını kontrol etmek için) önceden belirtmek gerekir, çünkü daha ağır performans kaybına neden oluyor.
  • [FONT:0)Recovery-aware puncturing:[Dönetici: 0) Bu yüzden, punkturlu düğümler hızla geri kazanılabilir - her bir punctured nodenin diğer tüm komşuların hepsinin aktarıldığı bir kontrole bağlı olduğunu garanti ederek (örneğin, “geleneksel bir çek düğümü” olarak kontrol eder.

Önemli bir konsept, ince düğümlerden gelen ayrıntılı bilgi haline gelebilir.Rezersiz bir dizi kesintiye neden olabilir.Seks-S2 standart, tek bir koda sahip olmak için birden fazla kod oluşturmak için daha fazla doğrulayıcı modeli tanımlar.For rate-compatible family, "puncturing levels" genellikle minimum performans bozulmasıyla hedef oranları elde etmek için önceden yönlendirilir. Örneğin, DVB-S2 standardı, bir dizi LD-S2 standardı, tek bir kod oluşturmak için birden fazla kod oluşturmak için bir dizisini tanımlar.

Karmaşıklık üzerine etkisi

Puncturing, sabitleme nedeniyle gerekli olan bazı karmaşıklıkların sayısını, aynı değişkenin aynı sayıda ve kontrol düğümleri Tanner grafiğinde mevcut değildir.Ancak, yakınlaşma için gerekli olan bazı iterasyonlar, başlangıç dönemi tahminleri nedeniyle artabilir. ek olarak, decoder, Lecr'leri uygun şekilde ilk kez kullanmak için punkülasyon modeli bilmek zorundadır. Genel olarak, puncturing yöntemi daha yüksek fiyatlar elde etmek için düşük çözünürlükte popüler hale getirmektir.

Kısa Teknik Teknik

Kısaltma, bilinen bir değere (tipsiz olarak sıfır) denir ve bu miktarlar iletilir. sadece kalan bilgiler biraz gönderilir ve tüm pariteler gönderilir.Bu tür pozisyonlar kısa sürede daha güçlüdür.

Bu tür bir bilgi için (düşük) ve s.)) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Uygulama ve Performans

Uygulamada kısalıyor: encoder sadece seçilen bilgileri sıfıra ayarlar (veya herhangi bir kesin değer) ve sonra her zamanki gibi demiryollarında, LLR'ler için bu değişken düğümler için LLR'ler (örneğin, ikili faz-dönüşüm anahtarlama) veya eşdeğer büyük ölçüde değişir.Çünkü bu bitler sabit noktalarla bilinir.

Kısaltmanın önemli bir avantajı, parity-check matrix veya decoding algoritmasının herhangi bir modifikasyonu gerektirmez. kod yapısı sağlam kalır, ancak kod oranı doğrudan daha düşük.Vercturing aksine, hangi dönemsures bu mükemmel bilgileri içerir. Sonuç olarak, performans iyileştirmeleri genellikle diğer yöntemlerle elde edilenlerden daha yumuşaktır (örneğin daha düşük bir anne kodu kullanarak doğrudan).

Ticaret-Resimleri ve Puncturing ile Etkileşimler

Kısaltma ve boklama genellikle, yüksek oranda adapte edilen bir oran için birleştirilir. Örneğin, bir sistem, iki kat daha kısa sürede elde etmek için bir anne kodu kullanabilir: eğer birçok bitleri hem kısaltılır ve aynı anda 2/3 veya 4'e kadar kısa sürede uygulanır (bu da 1,1⁄4ne kadar) Bu çift yaklaşım, oranın veya boksların oranını düşürmek için tek bir dezenfek bir miktara izin verir.

Her iki tekniğin kullanıldığı ortak bir senaryo, daha önce tekrarlanan geri dönüşlerde (IR) karma otomatik tekrarlama isteğinde (HARQ) ilk olarak, yüksek seviyeli bir punktured kod sözcüğü gönderilir.Eğer kodlama başarısız olursa, ek parite bitleri (daha önce maküla edilen) daha önceden aktarılır.

Puncturing ve Kısaltma

AspectPuncturingShortening
Effect on code rateIncreases rate (less redundancy)Decreases rate (more redundancy)
Bits removed/not transmittedParity (or systematic) bits are omittedInformation bits are set to known value and omitted
State at decoderPunctured bits are erasures (LLR=0)Shortened bits have perfect LLR (large magnitude)
Performance trade-offHigher rate → less error correction; may need more iterationsLower rate → stronger error correction; increased overhead
ComplexitySame decoder graph; increased iterations possibleSame decoder graph; no extra iterations needed
Design challengePuncturing pattern must be optimized to avoid error floorMinimal design effort; works well for small shortening amounts
Common useAdaptive rate increase, ARQ, rate-compatible familiesFine rate reduction, code shortening for specific block sizes

Modern Standartlarda Uygulamaları

Her iki punklı ve kısaltıcı büyük iletişim standartlarında dağıtılır.InurFLT:0)DVB-S2[DVT 1:0) ve USB-S2X, LDPC oranı (0,9 ila 9/10) desteklenen kodlar, temel grafiklerle (Bcturing ve kısaltmalar için standart not ortalamasının kullanılması için standart olarak tanımlanır.

[FONT=0]Wi-Fi 802.11n/ac/ax[Dönetici:0) <0)Wi-Fi 802.11n/ac/ak/ak[Döneticileri: 1 ), LDPC kodları daha düşük fiyatlar elde etmek için fiyattan (bu bağlamda standart bir kod oranlarının (1/2, 2/3, 3, 3, 4,4, 5/6) doğrulanan performans değerlendirmeleri ile elde edilir.

NASA tarafından CCSDS standardı kullanarak, USB ve komut bağlantıları için yanlış ve kısa sürede LDPC kodlarına da güvenmektedir. Donanım decoder değiştirmeden kod oranını ayarlama yeteneği, kanal koşullarının öngörülemeyen uzun vadeli görevler için paha biçilemez.

Performans Metrikleri ve Optimizasyon

Bir hız uyumlu sistemi kullanarak, punkuring ve kısalama tasarlarken, mühendisler aynı oranda (BER) ve çerçeve hatası (FER) sinyal-to-noise oranı (SNR) işlevleri ile en kısa sürede, her bir etkili oran için Shannon limitine yaklaşarak, Puncturing genellikle aynı oranda küçük bir cezayı karşılaştırır, ancak ceza dikkatli bir tasarım yoluyla en azalabilir.

Başka bir önemli ölçüm ise, doğru zemini (CFONT) yükselten (C) ile ilgili olarak, özellikle de zayıf tasarımlı LDPC kodları için, diğer yandan, nadiren yeni tuzak setleri tanıtarak, grafik topolojideki bazı bilgileri değiştirmekten dolayı düzelme.

Araştırmacılar, Boşluk evrimleri dahil olmak üzere birçok algoritma önerdiler, extrinsic bilgi transferi (EXIT) grafikler ve genetik algoritmaları. Örneğin, Ha, Kim ve McLaughlin () tarafından yapılan çalışmalar, düşük seviyeli Penctured Low-Density Parity-Check Kodlar ile Kısa Blok Uzunlukları , IEEE Transactions on Information Theory, 2004) iyi bir punklama desenleri tasarlamak için temel bir çerçeve sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Puncturing ve kısaleştirme, birkaç farklı encoder ve decoder uygulamalarını gerektiren LDPC kodlarının kod oranını ayarlamak için temel araçlardır. Puncturing and shortING are essential tools for adjusts at decoder, while shorting the rate by configures to the basic performance across a wide design and not sending.Fort possible rate uyumluluğu for adaptive communication systems.Modern standartlar for adaptive communication.