The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.10C
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pp.936-941
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2003
Density evolution was developed as a method for computing the capacity of low-density parity-check(LDPC) codes under the sum-product algorithm [1]. Based on the assumption that the passed messages on the belief propagation model can be approximated well by Gaussian random variables, a modified and simplified version of density evolution technique was introduced in [2]. Recently, the min-sum algorithm was applied to the density evolution of LDPC codes as an alternative decoding algorithm in [3]. Next question is how the min-sum algorithm is combined with a Gaussian approximation. In this paper, the capacity of various rate LDPC codes is obtained using the min-sum algorithm combined with the Gaussian approximation, which gives a simplest way of LDPC code analysis. Unlike the sum-product algorithm, the symmetry condition [4] is not maintained in the min-sum algorithm. Therefore, the variance as well as the mean of Gaussian distribution are recursively computed in this analysis. It is also shown that the min-sum threshold under a gaussian approximation is well matched to the simulation results.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.1C
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pp.20-25
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2006
In this paper, the performance of Tree-LDPC code is presented based on the min-sum algorithm with scaling and the asymptotic performance in the water fall region is shown by density evolution. We presents that the Tree-LDPC code show a significant performance gain by scaling with the optimal scaling factor which is obtained by density evolution methods. We also show that the performance of min-sum with scaling is as good as the performance of sum-product while the decoding complexity of min-sum algorithm is much lower than that of sum-product algorithm. The Tree-LDPC decoder is implemented on a FPGA chip with a small interleaver size.
Among various decoding algorithms of low-density parity-check (LDPC) codes, the min-sum (MS) algorithm and its modified algorithms are widely adopted because of their computational simplicity compared to the sum-product (SP) algorithm with slight loss of decoding performance. In the MS algorithm, the magnitude of the output message from a check node (CN) processing unit is decided by either the smallest or the next smallest input message which are denoted as min1 and min2, respectively. It has been shown that multiplying a scaling factor to the output of CN message will improve the decoding performance. Further, Zhong et al. have shown that multiplying different scaling factors (called a 2-dimensional scaling) to min1 and min2 much increases the performance of the LDPC decoder. In this paper, the simplified 2-dimensional scaled (S2DS) MS algorithm is proposed. In the proposed algorithm, we figure out a pair of the most efficient scaling factors which multiplications can be replaced with combinations of addition and shift operations. Furthermore, one scaling operation is approximated by the difference between min1 and min2. The simulation results show that S2DS achieves the error correcting performance which is close to or outperforms the SP algorithm regardless of coding rates, and its computational complexity is the lowest comparing to modified versions of MS algorithms.
The improved belief-propagation-based algorithms, such as normalized min-sum algorithm (NMSA) or offset min-sum algorithm (OMSA), are widely used to decode LDPC(Low-Density Parity-Check) codes because they are less computationally complex and work well even at low SNR(Signal-to-Noise Ratio). However, these algorithms work well only when an appropriate normalization factor or offset value is used. A new method that uses a CMD(Check Node Message Distribution) chart and least-square method, which has been recently proposed, has advantages on computational complexity over other approaches to get optimal coefficients. Furthermore, this method can be used to derive coefficients for each iteration. In this paper, we apply this method and propose an algorithm to derive a combination of normalization factor and offset value for a combined normalized and offset min-sum algorithm to further improve the decoding of LDPC codes. Simulations on the next-generation broadcasting standards, ATSC 3.0 LDPC codes, prove that a combined normalized and offset min-sum algorithm which takes the proposed coefficients as correction coefficients shows the best BER performance among other decoding algorithms.
This paper proposes a new min-sum algorithm for low-density parity-check decoding. In this paper, we first define the negative and positive effects of the received signal-to-noise ratio (SNR) in the min-sum decoding algorithm. To improve the performance of error correction by considering the negative and positive effects of the received SNR, the proposed algorithm applies adaptive scaling factors not only to extrinsic information but also to a received log-likelihood ratio. We also propose a combined variable and check node architecture to realize the proposed algorithm with low complexity. The simulation results show that the proposed algorithm achieves up to 0.4 dB coding gain with low complexity compared to existing min-sum-based algorithms.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.16
no.9
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pp.1892-1897
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2012
In this paper, efficient CNU(Check Node Update) algorithms are analyzed for high speed LDPC decoding in DVB-S2 standard. In aspect to CNU methods, there are some kinds of CNU methods. Among of them, MP (Min Product) method is quite often used in LDPC decoding. However MP needs LUT (Look Up Table) that is critical path in LDPC decoding speed. A new SC-NMS (Self-Corrected Normalized Min-Sum) method is proposed in the paper. NMS needs only normalized scaling factor instead of LUT and compensates the overestimation of MP approximation. In addition, SC method is proposed. It gives a faster convergence toward a decoded codeword. If a message change its sign between two iterations, it is not reliable and to avoid to propagate noisy information, its module is set to 0. The performance of SC-NMS has a little degrade compare to MP by 0.1 dB, however considering computational complexity and decoding speed, SC-NMS algorithm is optimal method for CNU algorithm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.2
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pp.485-499
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2021
Although non-binary low-density parity-check (NB-LDPC) codes have better error-correction capability than that of binary LDPC codes, their decoding complexity is significantly higher. Therefore, it is crucial to reduce the decoding complexity of NB-LDPC while maintaining their error-correction capability to adopt them for various applications. The extended min-sum (EMS) algorithm is widely used for decoding NB-LDPC codes, and it reduces the complexity of check node (CN) operations via message truncation. Herein, we propose a low-cost CN processing method to reduce the complexity of CN operations, which take most of the decoding time. Unlike existing studies on low complexity CN operations, the proposed method employs quick selection algorithm, thereby reducing the hardware complexity and CN operation time. The experimental results show that the proposed selection-based CN operation is more than three times faster and achieves better error-correction performance than the conventional EMS algorithm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.4
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pp.1987-2001
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2017
Low-density parity-check (LDPC) codes have attracted a great attention because of their excellent error correction capability with reasonably low decoding complexity. Among decoding algorithms for LDPC codes, the min-sum (MS) algorithm and its modified versions have been widely adopted due to their high efficiency in hardware implementation. In this paper, a self-adaptive MS algorithm using the difference of the first two minima is proposed for faster decoding speed and lower power consumption. Finding the first two minima is an important operation when MS-based LDPC decoders are implemented in hardware, and the found minima are often compressed using the difference of the two values to reduce interconnection complexity and memory usage. It is found that, when these difference values are bounded, decoding is not successfully terminated. Thus, the proposed method dynamically decides whether the termination-checking step will be carried out based on the difference in the two found minima. The simulation results show that the decoding speed is improved by 7%, and the power consumption is reduced by 16.34% by skipping unnecessary steps in the unsuccessful iteration without any loss in error correction performance. In addition, the synthesis results show that the hardware overhead for the proposed method is negligible.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.10a
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pp.229-232
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2012
This paper describes performance evaluation using fixed-point Matlab modeling and simulation, and hardware design of LDPC decoder which is based on Improved Normalized Min-Sum(INMS) decoding algorithm. The designed LDPC decoder supports 19 block lengths(576~2304) and 6 code rates(1/2, 2/3A, 2/3B, 3/4A, 3/4B, 5/6) of IEEE 802.16e mobile WiMAX standard. Considering hardware complexity, it is designed using a block-serial(partially parallel) architecture which is based on layered decoding scheme. A DFU based on sign-magnitude arithmetic is adopted to minimize hardware area. Hardware design is optimized by using INMS decoding algorithm whose performance is better than min-sum algorithm.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.45
no.2
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pp.37-43
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2008
The performance and hardware complexity of LDPC decoders depend on the design parameters of quantization, the clipping threshold $c_{th}$ and the number of quantization bits q, and also on the maximum number of decoding iterations. In this paper, the BER performances of LDPC codes are evaluated according to the clipping threshold $c_{th}$ and the number of quantization bits q through the simulation studies. By comparing the quantized Min-Sum algorithm with the ideal Min-Sum algorithm, it is shown that the quantized case with $c_{th}=2.5$ and q=6 has the best performance, which approaches the idea case. The decoding complexities are calculated and the word error rates(WER) are estimated by using the pdf which is obtained through the statistical analyses on the iteration numbers. These results can be utilized to tradeoff between the decoding performance and the complexity in LDPC decoder design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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