Kódování a efektivita LDPC kódů

Abstract

LDPC kódy jsou lineární samoopravné kódy, které jednak umožňují přenos dat rychlostí libovolně blízkou kapacitě kanálu, a zároveň pro ně existují vysoce účinné dekódovací algoritmy. Naproti tomu hlavní nevýhodou většiny LDPC kódů je vysoká časová náročnost jejich kódovacího algoritmu. V této práci se nejdříve věnujeme podrobnému rozboru tzv. sum-product dekódovacího algoritmu. Následně zkoumáme výkonnost LDPC kódů na binárním vymazávacím kanálu za použití sum-product algoritmu, čímž získáme kritéria pro design kódů, které umožňují spolehlivý přenos dat rychlostí libovolně blízkou kapacitě kanálu. Na základě těchto kritérií ukážeme, jak probíhá design takovýchto kódů. Poté prezentujeme experimentálně získané výsledky a srovnáváme je s teoretickými odhady. Na závěr poskytneme přehled několika způsobů, kterými lze řešit problém vysoké časové náročnosti kódování.

Low-density parity-check (LDPC) codes are linear error correcting codes which are capable of performing near channel capacity. Furthermore, they admit efficient decoding algorithms that provide near optimum performance. Their main disadvantage is that most LDPC codes have relatively complex encoders. In this thesis, we begin by giving a detailed discussion of the sum-product decoding algorithm, we then study the performance of LDPC codes on the binary erasure channel under sum-product decoding to obtain criteria for the design of codes that allow reliable transmission at rates arbitrarily close to channel capacity. Using these criteria we show how such codes are designed. We then present experimental results and compare them with theoretical predictions. Finally, we provide an overview of several approaches to solving the complex encoder problem.