Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 5 · RADIO ENGINEERING

Исследование вероятностных характеристик блоковых турбо-кодов на основе низкоплотностных кодов конечных геометрий

L.E. Nazarov1, P.V. Shishkin1

1 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.5.1 UDC 621.391.01 EDN XRLCSL

Abstract

The theme of this paper is investigation of the characteristics of error-correcting block turbo-codes which enable communication at relatively low received signal/noise and provide very high power efficiency. Specific feature of investigated turbo-codes is construction with application of low-density parity-check codes (LDPC) and these turbo-codes are LDPC too. According to this fact the considered block turbo-codes have symbol-by-symbol decoding algorithms developed for common class LDPC codes, namely, BP (belief propagation) and BP modification (mBP) decoding algorithms. The BP and mBP decoding algorithms are iterative and for implementation the signal/noise is not required. The resulted characteristics of block turbo-codes constructed with application of LDPC based on finite Eucledean and projective geometries (namely, duration of code words, information volume, code rate, error performances) are presented. These component LDPC codes are cyclic and have encoding and decoding algorithms with low complexity implementation. The computer simulations for encoding and iterative decoding algorithms for the number of turbo-codes with different code rate and information volumes are performed. The results of computer simulations have shown that the mBP decoding algorithm is more effective than BP decoding algorithm (difference between signal/noise is more 0.2 dB). The simulations have shown that the error performances of investigated turbo-codes are better than that for convolutional codes with equivalent code rate 1/3, the degradation is about 2 dB for bit-error 0.00001.

  • block product codes
  • low-density parity-check codes
  • iterative decoding
Аннотация (на русском)

Исследование вероятностных характеристик блоковых турбо-кодов на основе низкоплотностных кодов конечных геометрий

Приведены результаты исследований характеристик блоковых турбо-кодов, формируемых с использованием составляющих низкоплотностных кодов на основе конечных геометрий (Евклидовая геометрия, проективная геометрия). Показано, что при приеме этих турбо-кодов можно применить алгоритмы итеративного приема, разработанные для общего класса низкоплотностных кодов. Даны результаты моделирования алгоритмов итеративного приема для ряда рассматриваемых турбо-кодов.

For citation

Nazarov L.E., Shishkin P.V. Исследование вероятностных характеристик блоковых турбо-кодов на основе низкоплотностных кодов конечных геометрий // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.5.1

References

  1. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир. 1976. 594 с.
  2. Pyndiah R.M. "Near-optimum decoding of product-codes: block turbo-codes". // IEEE Transactions on Communications. 1998. Vol.46. No.8. P.1003-1010.
  3. Назаров Л.Е., Головкин И.В. Реализация алгоритмов итеративного приема блоковых турбо-кодов. // Цифровая обработка сигналов. 2009. № 2. С. 2-6.
  4. Назаров Л.Е., Батанов В.В., Кузнецов О.О. Алгоритмы итеративного посимвольного приема блоковых турбо-кодов на основе кодов с проверкой на четность. // Журнал радиоэлектроники. 2014. №9. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/sep14/1/text.pdf.
  5. MacKay D.J.C., Neal R.M. Near Shannon limit performance of low density parity check codes. // Electronics Letters. 1997. V,33. P.457-458.
  6. Johnson S.J. Iterative Error Correction: Turbo, Low-Density Parity-Check and Repeat-Accumulate Codes. Cambridge: Univ. Press, 2010.
  7. Назаров Л.Е., Щеглов М.А. Характеристики полных и укороченных помехоустойчивых низкоплотностных кодов на основе конечных геометрий. // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. №6. Стр. 23-30.
  8. Головкин И.В., Назаров Л.Е. Разработка и реализация алгоритмов итеративного декодирования блоковых турбо-кодов. Алгоритмы посимвольного приема сигналов. //// Цифровая обработка сигналов. 2009. № 4. С. 37-40.
  9. Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иващенко П.В. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.:Радио и связь. 1985.
  10. Liu Z., Pados D.A. A decoding algorithms for finite-geometry LDPC codes. // IEEE Transactions on Communications. 2005. V. 53. N 3. P.415-421.
  11. Tanner R.M. A recursive approach to low complexity codes. // IEEE Transactions on Information Theory. 1981. V.27. N 9. P. 533-547.
  12. Назаров Л.Е., Щеглов М.А. Вероятностные характеристики итеративного приема дискретных сигналов на основе помехоустойчивых блоковых низкоплотностных кодов. // Журнал радиоэлектроники. 2015. №4. http:/jre.cplire.ru/jre/apr15/5/text.pdf.