การออกแบบเมทริกซ์พาริตีเช็กของรหัสแอลดีพีซี

DESIGN OF A PARITY-CHECK MATRIX FOR LDPC CODES

Name: กานต์ ศรีรัชตบูรณ์

ThaSH: วิศวกรรมไฟฟ้า -- การประมวลผลข้อมูล

ThaSH: การสื่อสารด้วยระบบดิจิทัล

Abstract: ปัจจุบันความต้องการความน่าเชื่อถือของข้อมูลและระบบความปลอดภัยเพิ่มขึ้นอย่างมากจากในอดีตสำหรับระบบการติดต่อสื่อสารแบบดิจิตอล ซึ่งความผิดพลาดที่เกิดจากข้อมูลนั้นเกิดขึ้นจากความไม่เป็นอุดมคติของช่องสัญญาณดังนั้นการพัตนาปรับปรุงทฤษฎีช่องสัญญาณให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นจึงเป็นการแก้ไขปัญหาของความต้องการดังกล่าว วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้เสนอวิธีการสร้างเมทริกซ์พาริตีของรหัสแอลดีพีซีอันเป็นรหัสช่องสัญญาณที่ได้รับความนิยมมากในปัจจุบันเนื่องจากมีความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูลได้สูงรหัสหนึ่ง สำหรับการออกแบบเมทริกซ์พาริตีนั้นมุ่งเน้นไปยังการทำให้เมทริกซ์พาริตีมีเกิร์ตสูงหรือสามารถที่จะกำหนดขนาดของเกิร์ตในเมทริกซ์ได้เหตุเพราะพารามิเตอร์เกิร์ตนี้เป็นที่ยอมรับกันในหมู่นักวิจัยว่าสามารถทำให้เมทริกซ์พาริตีมีประสิทธิภาพที่ดีได้หากขนาดของเกิร์ตมีขนาดสูง วิธีการแรกที่นำเสนอคือวิธีการสร้างเมทริกซ์พาริตีแบบที่เรียกว่า QC-cyclic หรือ “QC-cyclic LDPC codes” ซึ่งเมทริกซ์พาริตีชนิดนี้มีความน่าสนใจคือสามารถที่จะทำงานร่วมกับระบบฮาร์ดแวร์ได้ดีรวมทั้งยังถูกใช้ในหลายมาตรฐานของการติดต่อสื่อสารในปัจจุบัน โดยวิธีการที่นำเสนอนั้นคือการหาค่าเกิร์ตที่สูงที่สุดของคู่ของตัวเลขใด ๆ ทีใช้สำหรับการหมุนของเมทริกซ์ย่อยของคู่ของบล็อกแถวเพื่อที่จะนำไปใช้สำหรับหมุนเมทริกซ์ในเมทริกซ์พาริตีเพื่อให้มีขนาดของเกิร์ตที่สูงที่สุดโดยอาศัยอัลกอริทึมการค้นหา เมื่อเปรียบเทียบขนาดของเกิร์ตของเมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอกับอัลกอริทึมอย่าง modified array code (MAC), Sidara-Fuja-Tanner (SFT) และ Magic square ผลลัพธ์ที่ได้นั้นปรากฎว่าเมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอนั้นมีขนาดของเกิร์ตที่สูงกว่ารวมไปถึงเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในเทอมของ BER เมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอนั้นก็ยังคงให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเมทริกซ์ชนิดอื่น วิธีการที่สองที่นำเสนอคือวิธีการสร้างเมทริกซ์พาริตีที่มีน้ำหนักของทุก ๆ หลักเท่ากับ 2 ซึ่งเมทริกซ์พาริตีชนิดนี้มีความซับซ้อนที่น้อยกว่าเมทริกซ์ที่มีน้ำหนักของหลักสูงกว่ารวมทั้งยังมีความเป็นไปได้ที่สูงที่จะให้ประสิทธิภาพที่ดีเมื่อถูกนำไปใช้กับระบบช่องสัญญาณแบบวนกลับยิ่งไปกว่านั้นยังถูกนำไปใช้กับรหัสแอลดีพีซีแบบนอนไบนารีที่ขนาดเล็กถึงขนาดกลางอีกด้วย โดยวิธีการที่นำเสนอนั้นเป็นกระบวนการการใส่โนดบิตและโนดพาริตีลงในกราฟแทนเนอร์ขนาดเล็กเพื่อสร้างให้เกิดกราฟแทนเนอร์ขนาดที่ต้องการโดยที่สามารถทำให้เกิร์ตทั้งหมดที่มีอยู่ในกราฟนั้นไม่ต่ำกว่าที่กำหนดไว้ อย่างไรก็ตามเมื่อนำเมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอมาเปรียบเทียบขนาดเกิร์ตกับอัลกอริทึมที่มีชื่อเสียงอย่าง progressive edge growth (PEG) และ Bit filling ที่มิติเดียวกันปรากฎกว่าเมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอสามารถให้ขนาดของเกิร์ตได้สูงกว่าและเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอกับเมทริกซ์ที่สร้างจากอัลกอริทึมอื่นที่กล่าวข้างต้นในเทอมของ BER เมทริกซ์ที่มาจากอัลกอริทึมที่นำเสนอสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าทั้ง PEG และ Bit filling จากการทดสอบประสิทธิภาพภานนั้นวิทยานิพนธ์ฉบับนี้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของเกิร์ตที่มีต่อประสิทธิภาพของรหัสแอลดีพีซี กล่าวคือเมื่อเมทริกซ์พาริตีมีเกิร์ตขนาดที่สูงแล้วจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าเมทริกซ์พาริตีที่มีเกิร์ตต่ำกว่า นอกจากนี้นอกจากนี้ยังมีเทคนิคที่ใช้ลดความซับซ้อนของอัลกอริทึม PEG เสนออยู่ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ด้วย

Abstract: The demand for secure and reliable communication is increasing which give rises to the evolution of modern and sophisticated digital communication systems. Most of the errors in the communication systems are introduced by the communication channel, and error correcting codes can be used to overcome this issue, thus bringing reliability in the communication link. In this thesis, the author has proposed two algorithms for constructing a parity check matrix (H) of two classes of LDPC code and the performance of these LDPC codes perform better than the existing ones. While designing such codes, special focus has been given to maximize and can predetermine the girth of H matrix. The first proposed algorithm is about constructing H matrix for “ Quasi-Cyclic low-density parity-check (QC-LDPC)”. Such type of codes is used in many number of applications as it is suitable for hardware implementations. In the proposed algorithm, the H matrix of QC-LDPC is constructed by sequentially maximizing the local girth for each block column of the matrix. The performance of the proposed algorithm is compared with other existing algorithms, such as modified array code (MAC), Sidara-Fuja-Tanner (SFT) and Magic square, and the results show that the proposed algorithm performs better than the existing ones in terms of bit-error rate and provides a higher girth. Another algorithm is proposed for constructing the H matrix with column weight 2, and it has the capability to determine the length of the girth. Such type of codes is less complex than other weights and has good potential performance in partial response channel. Moreover, it can also be used to design non-binary LDPC codes with small or moderate code lengths. The proposed algorithm carefully adds the bit and the check nodes in the Tanner graph while keeping the length of the girth until it fully expands to the required Tanner graph. However, the H matrix of the proposed algorithm can provide a higher girth when compared with progressive edge growth (PEG) and Bit-filling algorithms at same code length. The simulation results show that the proposed algorithm can also yield a better BER performance. In addition, we also show the effective of the girth parameter in the H matrix, which implies that if the length of the girth is large, it can yield a better performance in terms of BER when compared with the H matrix with a lower girth length. Furthermore, this thesis also introduces a technique to improve complexity of PEG algorithm, which can be used to construct the H matrix faster than the original one and provides the same H matrix

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ลัญฉกร วุฒิสิทธิกุลกิจ

Role: ที่ปรึกษา

Name: ปิยะ โควินท์ทวีวัฒน์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2557

Modified: 2559-05-01

Issued: 2559-05-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมไฟฟ้า

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5470121521.pdf	3.05 MB	10	2018-06-06 03:21:05

ใช้เวลา

0.035269 วินาที