Decoder-in-the-Loop: Genetic Optimization- Based LDPC Code Design
Decoder-in-the-Loop: Genetic Optimization- Based LDPC Code Design
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解码器在环：基于遗传优化的 LDPC 码设计
DOI：
10.1109/access.2019.2942999
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Stephan ten Brink
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ahmed Elkelesh;Moustafa Ebada;Sebastian Cammerer;Laurent Schmalen;Stephan ten Brink
LDPC码设计工具通常依赖于渐近码行为，并且受到由于短长度机制中的模型缺陷而导致的不可避免的性能下降的影响。我们提出了一种基于进化算法的LDPC码设计方案，遗传算法（GenAlg），实现了“解码器在环”的概念。它内在地考虑了信道、码长和迭代次数，同时优化了实际解码器硬件架构的错误率。我们构造短长度LDPC码（即，奇偶校验矩阵），在AWGN和Rayleigh衰落信道上具有与良好设计的标准化短长度LDPC码相当或甚至优于其的误码率性能。我们提出的算法可以用来设计具有特殊图结构的LDPC码（例如，基于累加器的代码），以便于编码步骤或满足任何其它实际要求。此外，GenAlg可用于设计LDPC码，目的是减少解码延迟和复杂度，导致编码增益高达0.325 dB和0.8 dB时，分别为AWGN和瑞利衰落信道的误比特率为10- 5时，与最先进的短LDPC码相比。此外，我们分析了从所得代码中可以学到什么，因此，GenAlg特别强调了短长度LDPC码的设计范例（例如，具有度为1的变量节点的码获得非常好的结果）。
LDPC code design tools typically rely on asymptotic code behavior and are affected by an unavoidable performance degradation due to model imperfections in the short length regime. We propose an LDPC code design scheme based on an evolutionary algorithm, the Genetic Algorithm (GenAlg), implementing a “decoder-in-the-loop” concept. It inherently takes into consideration the channel, code length and the number of iterations while optimizing the error-rate of the actual decoder hardware architecture. We construct short length LDPC codes (i.e., the parity-check matrix) with error-rate performance comparable to, or even outperforming that of well-designed standardized short length LDPC codes over both AWGN and Rayleigh fading channels. Our proposed algorithm can be used to design LDPC codes with special graph structures (e.g., accumulator-based codes) to facilitate the encoding step, or to satisfy any other practical requirement. Moreover, GenAlg can be used to design LDPC codes with the aim of reducing decoding latency and complexity, leading to coding gains of up to 0.325 dB and 0.8 dB at BLER of 10-5for both AWGN and Rayleigh fading channels, respectively, when compared to state-of-the-art short LDPC codes. Also, we analyze what can be learned from the resulting codes and, as such, the GenAlg particularly highlights design paradigms of short length LDPC codes (e.g., codes with degree-1 variable nodes obtain very good results).
影响因子：
8.3
作者：
Elkelesh, Ahmed;Ebada, Moustafa;ten Brink, Stephan
通讯作者：
ten Brink, Stephan
DOI：
10.1109/isit.2018.8437581
发表时间：
2017-12
期刊：
2018 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
影响因子：
--
作者：
Sebastian Cammerer;Moustafa Ebada;Ahmed Elkelesh;S. Brink
通讯作者：
Sebastian Cammerer;Moustafa Ebada;Ahmed Elkelesh;S. Brink
DOI：
--
发表时间：
2010
期刊：
International Symposium on Turbo Codes and Iterative Information Processing
影响因子：
--
作者：
Mayur Punekar;F. Kienle;N. Wehn;A. Tanatmis;Stefan Ruzika;H. Hamacher
通讯作者：
H. Hamacher