Декодер LDPC

Декодирование двоичного кода с низкой плотностью проверки на четность (LDPC)

Библиотека:
Панель инструментов связи/Обнаружение и исправление ошибок/Блок

Описание

Блок декодера LDPC использует алгоритм распространения верования для декодирования двоичного кода LDPC, который вводится в блок как выходной сигнал мягкого решения (логарифмическое отношение правдоподобия принятых битов) из демодуляции. Блок декодирует базовые двоичные LDPC-коды, где не предполагается никаких шаблонов в матрице проверки на четность. Дополнительные сведения см. в разделе Декодирование распространения убеждений.

Входной и выходной сигналы являются дискретно-временными сигналами. Отношение времени выходной выборки к времени входной выборки составляет:

N/K, когда декодируется только информационная часть кодового слова
1, когда декодируется все кодовое слово

N - длина принятого сигнала и должна находиться в диапазоне (0, ²³¹). K - длина некодированного сообщения и должна быть меньше N.

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

Порты

Вход

развернуть все

`In` - Логарифмические отношения правдоподобия
вектор столбца

Логарифмические отношения правдоподобия, заданные как вектор N-by-1 столбца, содержащий выходной сигнал мягкого решения демодуляции. N - количество битов в кодовом слове LDPC перед модуляцией. Каждый элемент является логарифмическим отношением правдоподобия для принятого бита, и значение с большей вероятностью будет 0 если логарифмическое отношение правдоподобия положительное. Первые K элементов соответствуют информационной части входного сообщения.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`Out` - Декодированные данные
вектор столбца

Декодированные данные, возвращаемые в виде вектора столбца. Параметр Тип решения определяет, выводит ли блок жесткие решения или мягкие решения (логарифмические отношения правдоподобия).

Если параметр Output format имеет значение Information part, выходной сигнал включает в себя только информационную часть принятого кодового слова.
Если параметр Output format имеет значение Whole codeword, выходной сигнал включает в себя весь вектор логарифмического отношения правдоподобия.

Типы данных: double | Boolean

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

Число выполненных итераций декодирования, возвращаемых как положительное целое число.

Зависимости

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

Типы данных: double

`ParChk` - Окончательные проверки четности
вектор столбца

Окончательные проверки четности после декодирования входного LDPC-кода, возвращаемого в виде вектора столбца (N-K) -by-1. N - количество битов в кодовом слове LDPC перед модуляцией. K - длина некодированного сообщения .

Зависимости

Для активизации этого порта выберите параметр Output final parity checks.

Параметры

развернуть все

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица контроля четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженная двоичная матрица | несопровождаемая индексная матрица

Матрица проверки четности, заданная как разреженная (N - K) -by-N двоично-значная матрица. N - длина принятого сигнала и должна находиться в диапазоне (0, ²³¹). K - длина некодированного сообщения и должна быть меньше N. Последние (N - K) столбцы в матрице проверки на четность должны быть обратимой матрицей в поле Галуа порядка 2 ,gf(2).

Можно также указать матрицу проверки четности как матрицу индекса без разбора двух столбцов. I, которая определяет индексы строк и столбцов 1s в матрице контроля четности так, что sparse(I(:,1),I(:,2),1).

Этот параметр принимает числовые типы данных. При установке для этого параметра разреженной двоичной матрицы этот параметр также принимает Boolean тип данных.

Значение по умолчанию использует dvbs2ldpc для конфигурирования разреженной матрицы проверки четности для кодирования LDPC с половинной скоростью, как указано в стандарте DVB-S.2.

Пример: dvbs2ldpc(R,'indices') конфигурирует матрицу индекса для стандарта DVB-S.2, где R - кодовая скорость, и 'indices' задает формат вывода dvbs2ldpc как матрица двойной точности с двумя столбцами, которая определяет индексы строк и столбцов 1s в матрице контроля четности.

Типы данных: double | Boolean

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

Формат выходного значения, указанный как одно из следующих значений:

Information part Блок выводит вектор K-by-1 столбца, содержащий только информационную часть принятого вектора логарифмического отношения правдоподобия. K - длина некодированного сообщения.
Whole codeword - Блок выводит вектор N-by-1 столбца, содержащий весь вектор логарифмического отношения правдоподобия. N - длина принятого сигнала.
N и K должны совпадать с размером матрицы контроля четности (N-K) -by-K.

`Decision type` - Метод принятия решения
`Hard decision` (по умолчанию) | `Soft decision`

Метод принятия решения, используемый для декодирования, указанный как одно из следующих значений:

Hard decision - Блок выводит декодированные данные типа данных double или boolean. Укажите этот тип данных с помощью параметра Output data type.
Soft decision - Блок выводит логарифмические отношения правдоподобия типа данных double.

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

Тип данных выходного значения, указанный как double или boolean.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Тип решения значение Hard decision.

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

Максимальное число итераций декодирования, указанное как положительное целое число.

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

Выберите этот параметр для завершения декодирования после выполнения всех проверок четности. Если не все проверки четности выполнены, декодирование завершается после числа итераций, заданного параметром Number of iterations.

`Output number of iterations executed` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выходной порт Iter.

`Output final parity-checks` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр для активизации выходного порта ParChk.

Примеры модели

LDPC Encode and Decode QPSK-Modulated Signal in Simulink

Кодирование LDPC и декодирование QPSK-модулированного сигнала в Simulink

Передача кодированного LDPC, модулированного QPSK битового потока через канал AWGN. Демодулируют и декодируют принятый сигнал. Вычислите статистику ошибок.

DVB-S.2 Link, Including LDPC Coding in Simulink

DVB-S.2 Ссылка, включая кодирование LDPC в Simulink

Современная схема кодирования канала, используемая в стандарте цифрового видеовещания второго поколения (DVB-S.2), который развернут DIRECTV в США. Схема кодирования основана на конкатенации кодов LDPC (проверка четности с низкой плотностью) и BCH. LDPC-коды, изобретенные Галлагером в его основной докторской диссертации в 1960 году, могут достигать чрезвычайно низких коэффициентов ошибок вблизи пропускной способности канала, используя алгоритм итеративного декодирования с низкой сложностью. Внешние коды BCH используются для исправления спорадических ошибок, сделанных декодером LDPC.

Характеристики блока

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

Алгоритмы

развернуть все

Этот блок выполняет LDPC-декодирование с использованием алгоритма распространения убеждений, также известного как алгоритм передачи сообщений.

Декодирование распространения убеждений

Реализация алгоритма распространения убеждений основана на алгоритме декодирования, представленном Галлагером.

Для передаваемого кодового слова с кодированием LDPC c = c0, c1,..., _cn-1 входным сигналом декодера LDPC является значение LLR (LLR) $L_{(} ci) = \frac{log_{(} Pr (ci = 0 |_{}}{выход канала_{} для ci) Pr ( ci = 1 |_{}}$ выход канала для ci)).

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

$L (_{} rji) = 2 \underset{^{(}_{}}{атан} \frac{}{∏i′∈Vj\itanh} (_{^{12L}} ($ qi′j))),

$L (_{} qij) =_{L} (\underset{{ci}^{)}_{}}{}_{^{} +∑j′∈Ci\jL}$ (rj′i), $инициализированный_{как} L (_{} qij$ ) = L (ci) перед первой итерацией, и

$L (_{} Qi) =_{L} (\underset{{ci}^{)}_{}}{}_{^{} +∑j′∈CiL}$ (rj′i).

В конце каждой итерации L (_Qi) содержит обновленную оценку значения LLR для переданного бита _ci. Значение L ₍Qi) является выходным сигналом мягкого решения для ci. Если L (Qi) < 0, выход жесткого решения _для ci равен 1. В противном случае выход жесткого решения _для ci равен 0.

Если сконфигурирована для остановки, когда все проверки на четность выполнены, алгоритм проверяет уравнение проверки на четность (H c '= 0) в конце каждой итерации. Если все проверки четности выполнены или достигнуто максимальное количество итераций, декодирование прекращается.

Наборы индексов $_{} Ci\j$ и $_{} Vj\i$ основаны на матрице контроля четности (PCM). Наборы индексов _Ci и _Vj соответствуют всем ненулевым элементам в столбце i и строке j ИКМ соответственно.

На этом рисунке показано вычисление этих наборов индексов в данном ИКМ 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 ® возвращает 1 для tanh (19.07) и -1 для tanh (-19.07).

Ссылки

[1] Галлагер, Роберт Г. Коды проверки четности с низкой плотностью. Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1963.

Документация

Декодер LDPC

Описание

Порты

Вход

`In` - Логарифмические отношения правдоподобия
вектор столбца

Продукция

`Out` - Декодированные данные
вектор столбца

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

Зависимости

`ParChk` - Окончательные проверки четности
вектор столбца

Зависимости

Параметры

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица контроля четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженная двоичная матрица | несопровождаемая индексная матрица

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

`Decision type` - Метод принятия решения
`Hard decision` (по умолчанию) | `Soft decision`

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

Зависимости

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

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

`Output number of iterations executed` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

`Output final parity-checks` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

Примеры модели

Кодирование LDPC и декодирование QPSK-модулированного сигнала в Simulink

DVB-S.2 Ссылка, включая кодирование LDPC в Simulink

Характеристики блока

Алгоритмы

Декодирование распространения убеждений

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Блоки

Объекты

Функции

Документация по инструментам связи

Поддержка

Документация

Декодер LDPC

Описание

Порты

Вход

In - Логарифмические отношения правдоподобия вектор столбца

Продукция

Out - Декодированные данные вектор столбца

Iter - Количество выполненных итераций декодирования положительное целое число

Зависимости

ParChk - Окончательные проверки четности вектор столбца

Зависимости

Параметры

Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix) - Матрица контроля четности dvbs2ldpc(1/2) (по умолчанию) | разреженная двоичная матрица | несопровождаемая индексная матрица

Output format - Формат выходного значения Information part (по умолчанию) | Whole codeword

Decision type - Метод принятия решения Hard decision (по умолчанию) | Soft decision

Output data type - Тип данных выходного значения double (по умолчанию) | boolean

Зависимости

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

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

Output number of iterations executed - Количество выполненных итераций на выходе off (по умолчанию) | on

Output final parity-checks - Количество выполненных итераций на выходе off (по умолчанию) | on

Примеры модели

Кодирование LDPC и декодирование QPSK-модулированного сигнала в Simulink

DVB-S.2 Ссылка, включая кодирование LDPC в Simulink

Характеристики блока

Алгоритмы

Декодирование распространения убеждений

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Блоки

Объекты

Функции

Документация по инструментам связи

Поддержка

`In` - Логарифмические отношения правдоподобия
вектор столбца

`Out` - Декодированные данные
вектор столбца

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

`ParChk` - Окончательные проверки четности
вектор столбца

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица контроля четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженная двоичная матрица | несопровождаемая индексная матрица

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

`Decision type` - Метод принятия решения
`Hard decision` (по умолчанию) | `Soft decision`

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

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

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

`Output number of iterations executed` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

`Output final parity-checks` - Количество выполненных итераций на выходе
`off` (по умолчанию) | `on`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™