基于拓扑结构检测的LDPC稀疏校验矩阵高阶环检测算法matlab仿真

目录

1.引言

2.算法仿真效果演示

3.数据集格式或算法参数简介

4.算法涉及理论知识概要

5.参考文献

6.完整算法代码文件获得

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1.引言

       LDPC（低密度奇偶校验）码作为一种性能卓越的信道编码技术，其校验矩阵的结构对解码性能有着至关重要的影响。其中，矩阵中存在的环（Cycle），尤其是短环，会使解码过程中的消息传递产生相关性，进而降低码的纠错能力。

2.算法仿真效果演示

软件运行版本：

matlab2024b

仿真结果如下（仿真操作步骤可参考程序配套的操作视频，完整代码运行后无水印）：

252*504，H矩阵

126*252，H矩阵

3.数据集格式或算法参数简介

H矩阵分别采用252*504和126*252两种大小的校验矩阵

4.算法涉及理论知识概要

LDPC 码的校验矩阵H可以用二分图表示，该图由两类节点构成：

变量节点（Variable Nodes）：对应信息位和校验位，用圆形表示。

校验节点（Check Nodes）：对应校验方程，用方形表示。

当且仅当Hi,j​=1时，变量节点j与校验节点i之间存在一条边。

       在二分图中，环是指从某个节点出发，经过一系列边后回到该节点，且路径中不重复经过同一条边的闭合路径。环的长度定义为路径中边的数量。例如，4环是指长度为4的环，对应校验矩阵中的一个2×2子矩阵：

       高阶环指长度大于4的环（如6环、8环等）。虽然高阶环比4环的影响小，但过多的高阶环仍会降低码的性能。

      环检测的矩阵幂方法

       矩阵A的k次幂Ak中的元素(i,j)表示从节点i到节点j的长度为k的路径数目。特别地，Ak的对角元素表示长度为k的闭合路径数目。

       随着环长度k的增加，计算复杂度呈指数级增长。实际应用中，通常只检测到8环或10环。在本课程中，我们增加到18环，但仿真时间会大于15小时。如果电脑配置低，可以降低到10环。

       LDPC码校验矩阵的环结构分析是码设计中的关键环节。高阶环检测算法通过图论和矩阵理论，帮助工程师评估和优化码的结构。虽然计算复杂度较高，但通过算法优化和并行计算，可在实际应用中实现高效检测。

5.参考文献

[1]崔俊云,白宝明,郭旭东.一种改进的准循环LDPC码环消除算法[J].西安电子科技大学学报(自然科学版), 2010, 37(4):700-704.DOI:10.3969/j.issn.1001-2400.2010.04.021.

[2]赵伟艇,刘玉坤.基于消息传播的LDPC码环统计算法[J].信息技术, 2014, 38(12):4.DOI:10.3969/j.issn.1009-2552.2014.12.005.

6.完整算法代码文件获得

完整程序见博客首页左侧或者打开本文底部

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