LDPC Decoder

Декодируйте бинарный код имеющей малую плотность проверки четности (LDPC)

Библиотека:
Communications Toolbox / Выявление ошибок и Коррекция / Блок

Описание

Блок LDPC Decoder использует алгоритм распространения веры, чтобы декодировать бинарный код LDPC, который вводится с блоком как мягкое решение выход (отношение логарифмической правдоподобности полученных битов) от демодуляции. Блок декодирует типовые бинарные коды LDPC, где никакие шаблоны в матрице проверки четности не приняты. Для получения дополнительной информации смотрите, что Распространение Веры Декодирует.

Ввод и вывод является сигналами дискретного времени. Отношение выходного шага расчета к входному шагу расчета:

N/K, когда только информационная часть кодовой комбинации декодируется
1, когда целая кодовая комбинация декодируется

N является длиной полученного сигнала и должен быть в области значений (0, ²³¹). K является длиной незакодированного сообщения и должен быть меньше N.

Этот значок показывает все порты, включая дополнительные порты, для блока LDPC Decoder.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`In` — Отношения логарифмической правдоподобности
вектор-столбец

Отношения логарифмической правдоподобности в виде N-by-1 вектор-столбец, содержащий мягкое решение, выводятся от демодуляции. N является количеством битов в кодовой комбинации LDPC перед модуляцией. Каждым элементом является отношение логарифмической правдоподобности для полученного бита, и значением, более вероятно, будет 0 если отношение логарифмической правдоподобности положительно. Первые элементы K соответствуют информационной части входного сигнала.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

`Out` — Декодируемые данные
вектор-столбец

Декодируемые данные, возвращенные как вектор-столбец. Параметр Decision type задает ли блок выходные трудные решения или мягкие решения (отношения логарифмической правдоподобности).

Если параметр Output format устанавливается на Information part, выход включает только информационную часть полученной кодовой комбинации.
Если параметр Output format устанавливается на Whole codeword, выход включает целый вектор отношения логарифмической правдоподобности.

Типы данных: double | Boolean

`Iter` — Количество выполняемых итераций декодирования
положительное целое число

Количество выполняемых итераций декодирования, возвращенных как положительное целое число.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Output number of iterations executed.

Типы данных: double

`ParChk` — Итоговые проверки четности
вектор-столбец

Итоговые проверки четности после декодирования кода входа LDPC, возвращенного как (N-K)-by-1 вектор-столбец. N является количеством битов в кодовой комбинации LDPC перед модуляцией. K является длиной незакодированного сообщения.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Output final parity checks.

Параметры

развернуть все

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` — Матрица проверки четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (значение по умолчанию) | разреженная бинарная матрица | неразреженная матрица индекса

Матрица проверки четности в виде разреженного (N – K)-by-N матрица с бинарным знаком. N является длиной полученного сигнала и должен быть в области значений (0, ²³¹). K является длиной незакодированного сообщения и должен быть меньше N. Последней (N – K) столбцы в матрице проверки четности должна быть обратимая матрица в Поле Галуа порядка 2, gf(2).

Можно также задать матрицу проверки четности как 2D столбец неразреженная матрица индекса, I, это задает индексы строки и столбца 1s в проверке четности матрицируют таким образом что sparse(I(:,1),I(:,2),1).

Этот параметр принимает типы числовых данных. Когда вы устанавливаете этот параметр на разреженную бинарную матрицу, этот параметр также принимает Boolean тип данных.

Значение по умолчанию использует dvbs2ldpc функция, чтобы сконфигурировать разреженную матрицу проверки четности для полууровня кодирование LDPC, как задано в стандарте DVB-S.2.

Пример: dvbs2ldpc(R,'indices') конфигурирует матрицу индекса для стандарта DVB-S.2, где R уровень кода и 'indices' задает выходной формат dvbs2ldpc как 2D столбец матрица с двойной точностью, которая задает индексы строки и столбца 1s в матрице проверки четности.

Типы данных: double | Boolean

`Output format` — Формат выходного значения
`Information part` (значение по умолчанию) | `Whole codeword`

Формат выходного значения в виде одного из этих значений:

Information part — Блок выводит K-by-1 вектор-столбец, содержащий только информационную часть полученного вектора отношения логарифмической правдоподобности. K является длиной незакодированного сообщения.
Whole codeword — Блок выводит N-by-1 вектор-столбец, содержащий целый вектор отношения логарифмической правдоподобности. N является длиной полученного сигнала.
N и K должны выровняться с размерностью (N –K)-by-K матрица проверки четности.

`Decision type` — Метод решения
`Hard decision` (значение по умолчанию) | `Soft decision`

Метод решения использовал в декодировании в виде одного из этих значений:

Hard decision — Блок выходные параметры декодировал данные типа данных double или boolean. Задайте этот тип данных с помощью параметра Output data type.
Soft decision — Блок выходные отношения логарифмической правдоподобности типа данных double.

`Output data type` — Тип данных выходного значения
`double` (значение по умолчанию) | `boolean`

Тип данных выходного значения в виде double или boolean.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Decision type на Hard decision.

`Number of iterations` — Максимальное количество декодирования итераций
50 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Максимальное количество декодирования итераций в виде положительного целого числа.

`Stop iterating when all parity-checks are satisfied` — Условие для завершения итерации
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы отключить декодирование после того, как всем проверкам четности удовлетворят. Если не всем проверкам четности удовлетворяют, декодирование завершает работу после количества итераций, заданных параметром Number of iterations.

`Output number of iterations executed` — Выведите количество выполняемых итераций
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выходной порт Iter.

`Output final parity-checks` — Выведите количество выполняемых итераций
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выходной порт ParChk.

Примеры модели

LDPC Encode and Decode QPSK-Modulated Signal in Simulink

LDPC кодируют и декодируют модулируемый QPSK сигнал в Simulink

Передайте LDPC-закодированный, модулируемый QPSK поток битов через канал AWGN. Демодулируйте и декодируйте полученный сигнал. Вычислите ошибочную статистику.

Открытая модель

Ссылка DVB-S.2, включая кодирование LDPC

Современная схема кодирования канала использовала в стандарте Цифрового телевидения второго поколения (DVB-S.2), который развертывается DIRECTV в Соединенных Штатах. Схема кодирования основана на конкатенации LDPC (Имеющая малую плотность Проверка четности) и коды BCH. Коды LDPC, изобретенные Gallager в его оригинальном докторском тезисе в 1 960, могут достигнуть чрезвычайно низких коэффициентов ошибок около способности канала при помощи низкой сложности итеративный алгоритм декодирования. Внешние коды BCH используются, чтобы откорректировать спорадические ошибки, совершенные декодером LDPC.

Открытая модель

Характеристики блока

Типы данных	`Boolean` \| `double`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`

Алгоритмы

развернуть все

Этот блок выполняет LDPC, декодирующий использование алгоритма распространения веры, также известного как алгоритм передачи сообщений.

Декодирование распространения веры

Реализация алгоритма распространения веры основана на алгоритме декодирования, представленном Gallager.

Для переданной LDPC-закодированной кодовой комбинации c = c ₀, c ₁, …, _cn_-1, вход к декодеру LDPC является значением отношения логарифмической правдоподобности (LLR) $L (c_{i}) = \log (\frac{\Pr (c_{i} = 0 | channel output for c_{i})}{\Pr (c_{i} = 1 | канал выход для c_{i})})$ .

В каждой итерации ключевые компоненты алгоритма обновляются на основе этих уравнений:

$L (r_{j i}) = 2 atanh (\prod_{i^{'} \in V_{j} \ i} \tanh (\frac{1}{2} L (q_{i^{'} j})))$ ,

$L (q_{i j}) = L (c_{i}) + \sum_{j^{'} \in C_{i} \ j} L (r_{j^{'} i})$ , инициализированный как $L (q_{i j}) = L (c_{i})$ перед первой итерацией, и

$L (Q_{i}) = L (c_{i}) + \sum_{j^{'} \in C_{i}} L (r_{j^{'} i})$ .

В конце каждой итерации L (_Qi) содержит обновленную оценку значения LLR для переданного битного _ci. Значение L (_Qi) является мягким решением выход для _ci. Если L (_Qi) <0, трудное решение выход для _ci равняется 1. В противном случае трудное решение выход для _ci 0.

Если сконфигурировано, чтобы остановиться, когда всем проверкам четности удовлетворяют, алгоритм проверяет уравнение проверки четности (H c' = 0) в конце каждой итерации. Когда всем проверкам четности удовлетворяют, или если максимальное количество итераций достигнуто, декодируя остановки.

Индексируйте наборы $C_{i} \ j$ и $V_{j} \ i$ основаны на матрице проверки четности (PCM). Индекс устанавливает _Ci, и _Vj соответствуют всем ненулевым элементам в столбце i и строка j PCM, соответственно.

Этот рисунок подсвечивает расчет этих наборов индекса в данном PCM для i = 5 и j = 3.

Чтобы избежать бесконечных чисел в уравнениях алгоритма, atanh (1) и atanh (-1) установлены в 19,07 и –19.07, соответственно. Из-за конечной точности, MATLAB^® возвращается 1 для tanh (19.07) и –1 для tanh (-19.07).

Ссылки

[1] Gallager, Роберт Г. Имеющие малую плотность коды с проверкой четности. Кембридж, MA: нажатие MIT, 1963.

Документация

LDPC Decoder

Описание