LDPC Decoder

Декодируйте двоичный код с низкой плотностью проверки четности (LDPC)

Библиотека:
Communications Toolbox/Обнаружение и исправление ошибок/Блокировка

Описание

Блок LDPC Decoder использует алгоритм распространения убеждений, чтобы декодировать двоичный код LDPC, который вводится в блок как выход мягкого решения (отношение логарифмической правдоподобности принятых бит) от демодуляции. Блок декодирует типовые двоичные коды LDPC, где не приняты шаблоны в матрице проверки четности. Для получения дополнительной информации см. «Декодирование распространения убеждений».

Входные и выходные сигналы являются сигналами дискретного времени. Отношение выхода шага расчета к входу шага расчета:

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

N - длина принимаемого сигнала и должна находиться в области значений (0, 2³¹). K - длина незакодированного сообщения и должна быть меньше N.

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

Порты

Вход

расширить все

`In` - Логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности
Вектор-столбец

Логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности, заданные как вектор-столбец N-на-1, содержащий выходные данные мягкого решения демодуляции. N - количество бит в кодовом слове LDPC перед модуляцией. Каждый элемент является логарифмическим коэффициентом логарифмической правдоподобности для полученного бита, и значение с большей вероятностью будет 0 если логарифмический коэффициент логарифмической правдоподобности положительный. Первые элементы K соответствуют информационной части входа сообщения.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`Out` - Декодированные данные
Вектор-столбец

Декодированные данные, возвращенные как вектор-столбец. Параметр Decision type определяет, выводит ли блок жесткие решения или мягкие решения (коэффициенты логарифмической правдоподобности).

Если для параметра Output format задано значение Information partвыходные выходы включают только информационную часть принятого кодового слова.
Если для параметра Output format задано значение Whole codeword, выход включает в себя весь вектор логарифмического отношения логарифмической правдоподобности.

Типы данных: double | Boolean

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

Количество выполненных итераций декодирования, возвращенных как положительное целое число.

Зависимости

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

Типы данных: double

`ParChk` - Окончательные проверки четности
Вектор-столбец

Окончательная проверка четности после декодирования входного кода LDPC, возвращенная как (N - K) вектор-на-1 столбец. N - количество бит в кодовом слове LDPC перед модуляцией. K - длина незакодированного сообщения.

Зависимости

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

Параметры

расширить все

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица проверки четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженную двоичную матрицу | неразборчивую индексную матрицу

Матрица проверки четности, заданная как разреженная (N - K) -by N двоичная матрица. N - длина принимаемого сигнала и должна находиться в области значений (0, 2³¹). K - длина незакодированного сообщения и должна быть меньше N. Последние (N - K) столбцы в матрице проверки четности должны быть обратимой матрицей в поле порядка 2 Галуа, gf(2).

Можно также задать матрицу проверки четности как двухколоночную нештатную индексную матрицу, I, который определяет индексы строка и столбец 1s в матрице проверки четности таким образом, что sparse(I(:,1),I(:,2),1).

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

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

Пример: dvbs2ldpc(R,'indices') конфигурирует матрицу индексов для стандарта DVB-S.2, где R - скорость кода, и 'indices' задает выход dvbs2ldpc как двухколоночная матрица двойной точности, которая задает индексы строка и столбец 1s в матрице проверки четности.

Типы данных: double | Boolean

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

Выход значения, заданный как одно из следующих значений:

Information part - Блок выводит вектор-на-1 K, содержащий только информационную часть полученного вектора отношения логарифмической правдоподобности. K - длина незакодированного сообщения.
Whole codeword - Блок выводит вектор-на-1 N, содержащий весь вектор логарифмического отношения логарифмической правдоподобности. N - длина принимаемого сигнала.
N и K должны совпадать с размерностью (N - K) -by K матрицы проверки четности.

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

Метод принятия решений, используемый для декодирования, заданный как одно из следующих значений:

Hard decision - Блок выводит декодированные данные типа данных double или boolean. Задайте этот тип данных с помощью параметра Output data type.
Soft decision - Блок выводит логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности типа данных double.

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

Тип данных выходного значения, заданный как double или boolean.

Зависимости

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

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

Максимальное количество итераций декодирования, заданное как положительное целое число.

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

Выберите этот параметр, чтобы завершить декодирование после выполнения всех проверок четности. Если не все проверки четности удовлетворены, декодирование прекращается после количества итераций, заданных параметром Number of iterations.

`Output number of iterations executed` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить Iter выходной порт.

`Output final parity-checks` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить ParChk выходной порт.

Примеры моделей

LDPC Encode and Decode QPSK-Modulated Signal in Simulink

Кодирование и декодирование сигнала QPSK в Simulink

Передайте битовый поток с кодировкой LDPC, модулированный QPSK, через канал AWGN. Демодулируйте и декодируйте 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 второй генерации (DVB-S.2), который развертывается DIRECTV в Соединенных Штатах. Схема кодирования основана на конкатенации кодов LDPC (Low-Density Parity-Check) и BCH. Коды LDPC, изобретенные Галлагером в его исходной докторской диссертации в 1960 году, могут достичь чрезвычайно низких частот ошибок вблизи пропускной способности канала с помощью алгоритма итерационного декодирования с низкой сложностью. Внешние коды BCH используются для исправления спорадических ошибок, допущенных декодером LDPC.

Характеристики блоков

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

Алгоритмы

расширить все

Этот блок выполняет декодирование LDPC, используя алгоритм распространения убеждений, также известный как алгоритм передачи сообщений.

Декодирование распространения убеждений

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

Для переданного кодового слова с кодированием LDPC c = c 0, _c 1,..._, _cn -1, вход декодера LDPC является значением отношения логарифмической правдоподобности (LLR) $L (c_{i}) = \log (\frac{\Pr (c_{i} = 0 | channel output for c_{i})}{\Pr (c_{i} = 1 | выход для c_{i})})$ .

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 переданных битовых _ci. Значение L ₍Qi) является выходом 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 сконфигурировано, чтобы остановить, когда все проверки четности удовлетворены, алгоритм проверяет уравнение проверки четности (H c' = 0) в конце каждой итерации. Когда все проверки четности удовлетворены, или если достигнуто максимальное количество итераций, декодирование прекращается.

Наборы индексов $C_{i} \ j$ и $V_{j} \ i$ основаны на матрице проверки четности (PCM). Наборы индексов _Ci и _Vj соответствуют всем ненулевым элементам в столбцах i и j строк PCM, соответственно.

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

Чтобы избежать бесконечных чисел в уравнениях алгоритма, atanh (1) и atanh (-1) устанавливаются в 19.07 и -19.07 соответственно. Из-за конечной точности MATLAB^® возвращает 1 для танха (19.07) и -1 для танха (-19.07).

Ссылки

[1] Gallager, Robert G. Коды проверки четности с низкой плотностью. Cambridge, MA: MIT Press, 1963.

Документация

LDPC Decoder

Описание

Порты

Вход

`In` - Логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности
Вектор-столбец

Выход

`Out` - Декодированные данные
Вектор-столбец

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

Зависимости

`ParChk` - Окончательные проверки четности
Вектор-столбец

Зависимости

Параметры

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица проверки четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженную двоичную матрицу | неразборчивую индексную матрицу

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

`Decision type` - Метод принятия решений
`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` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

`Output final parity-checks` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

Примеры моделей

Кодирование и декодирование сигнала QPSK в Simulink

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

Характеристики блоков

Алгоритмы

Декодирование распространения убеждений

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Блоки

Объекты

Функции

Документация Communications Toolbox

Поддержка

Документация

LDPC Decoder

Описание

Порты

Вход

In - Логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности Вектор-столбец

Выход

Out - Декодированные данные Вектор-столбец

Iter - Количество выполненных итераций декодирования положительное целое число

Зависимости

ParChk - Окончательные проверки четности Вектор-столбец

Зависимости

Параметры

Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix) - Матрица проверки четности dvbs2ldpc(1/2) (по умолчанию) | разреженную двоичную матрицу | неразборчивую индексную матрицу

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

Decision type - Метод принятия решений 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 - Выводит количество выполненных итераций off (по умолчанию) | on

Output final parity-checks - Выводит количество выполненных итераций off (по умолчанию) | on

Примеры моделей

Кодирование и декодирование сигнала QPSK в Simulink

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

Характеристики блоков

Алгоритмы

Декодирование распространения убеждений

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Блоки

Объекты

Функции

Документация Communications Toolbox

Поддержка

`In` - Логарифмические коэффициенты логарифмической правдоподобности
Вектор-столбец

`Out` - Декодированные данные
Вектор-столбец

`Iter` - Количество выполненных итераций декодирования
положительное целое число

`ParChk` - Окончательные проверки четности
Вектор-столбец

`Parity-check matrix (sparse binary (N-K)-by-N matrix)` - Матрица проверки четности
`dvbs2ldpc(1/2)` (по умолчанию) | разреженную двоичную матрицу | неразборчивую индексную матрицу

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

`Decision type` - Метод принятия решений
`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` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

`Output final parity-checks` - Выводит количество выполненных итераций
`off` (по умолчанию) | `on`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®