Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Rasul Moosavi,Mohammad saeed Sabbagh
سید رسول موسوی (استاد راهنما) محمدسعید صباغ (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Falsafain
حسین فلسفین

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Improving the error-correcting capability of linear codes and enhancing the performance of adaptive LP decoding algorithm by counteracting the impairing effect of error-prone structures
The suboptimal behavior of iterative message-passing and linear programming-based algorithms for decoding binary linear codes is attributed to the presence of certain non-codeword states into which the decoding procedures may be trapped. The problem of convergence toward these error-prone structures can be alleviated by either modifying the decoding algorithm, or improving the structural properties of the parity-check matrix specifying the code. The first main aim of the present thesis is to describe a novel integer linear programming-based approach for finding a redundant/non-redundant parity-check equation whose addition to a parity-check matrix can lead to an effective elimination of the stopping sets. Our second major purpose is to improve the error-correcting capability of the adaptive linear programming decoding algorithm using a subroutine for on-the-fly (i.e., in an on-demand basis during run-time) generation of cut-inducing redundant parity-check equations. Finally, we describe a novel branch-and-bound procedure for exhaustively enumerating the elementary trapping sets in an arbitrary given Tanner graph. The knowledge of the of elementary trapping sets of the given graph can be employed for predicting its error-floor behavior, or for custom-tailoring the decoder so that it can get out of a non-codeword state in which it could get trapped. Keywords 1- Linear programming decoding 2- Elementary trapping sets 3- Error-rate floor phenomenon 4- Iterative message-passing decoding 5- Non-integral pseudo-codewords 6- Stopping sets
مهارناشدنی بودن مسئله کدگشایی درست‌نمایی بیشینه کدهای خطی دودویی، بهره‌گیری از الگوریتم‌های کدگشایی زیربهینه را ایجاب می‌کند. الگوریتم‌های کدگشایی تکراری عبور پیام (IMPD) و الگوریتم‌های کدگشایی برنامه‌ریزی خطی (LPD) ، دو خانواد? درخور توجه از این الگوریتم‌های کدگشایی زیربهینه هستند. بکارگیری الگوریتم‌های IMPD منحصر به کدهای با ماتریس بررسی توازن خلوت است، اما الگوریتم‌های LPD را برای هر کد خطی دودویی دلخواهی می‌توان مورد استفاده قرار داد. در این میان، آنچه موجب عملکرد زیربهینه این دو خانواده از الگوریتم‌های کدگشایی می‌شود، همگرا شدن آنها به وضعیت‌های غیرکدکلمه‌ای معینی است که ساختارهای مسبب خطا (EPS) نامیده می‌شوند. حضور ساختارهای مسبب خطا در کنار کدکلمات در فضای جستجو به پدید آمدن یک عرصه رقابت می‌انجامد. در نتیجه، ممکن است الگوریتم کدگشایی به‌جای یک کدکلمه، یک وضعیت غیرکدکلمه‌ای را به‌عنوان خروجی برگرداند. ماهیت این وضعیت‌های غیرکدکلمه‌ای توسط نوع کانال مخابر? اطلاعات و نوع الگوریتم کدگشایی مشخص می‌شود. کدگشا پس از همگرا شدن به چنین وضعیت‌هایی، دیگر عملاً هرگز قادر به رهایی از دام آنها نیست. طبیعتاً برای بهبود کارایی تصحیح خطای الگوریتم‌های IMPD و LPD ، مقابله با اثر نامطلوب ناشی از حضور EPS ها امری اجتناب‌ناپذیر است. روی یک کانال پاک‌کنند? دودویی، EPS های تهدیدکنند? کارایی تصحیح خطای الگوریتم IMPD موسوم به حذف یال را مجموعه‌های توقف می‌نامند. بهره‌گیری از سطرهای افزونه یا غیرافزونه مناسب برای حذف مجموعه‌های توقف یک ماتریس بررسی توازن داده‌شده، راهبردی مرسوم برای ارتقای کارایی کد نظیر آن ماتریس تحت کدگشایی حذف یال روی کانال پاک‌کنند? دودویی است. نخستین دستاورد این رساله، ارائه یک روش مبتنی بر برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح برای به‌دست آوردن چنین سطرهایی است. این راهکار، برتری‌های قابل‌توجهی نسبت به روش‌های ابتکاری متعددی که پیش از این برای این منظور پیشنهاد شده‌اند دارد. دیگر دستاورد این رساله، توصیف روشی نوین برای مقابله با اثر نامطلوب شبه‌کدکلمات ناصحیح، که در واقع همان EPS های تهدیدکنند? کارایی الگوریتم LPD هستند، است. در این روش، مقابله با ناکارآمدی ناشی از حضور شبه‌کدکلمات ناصحیح، با بهره‌گیری از سطرهای افزونه مناسبی که به‌شکل وفقی و در حین فرایند کدگشایی ساخته می‌شوند صورت می‌پذیرد. صفحات برشی مستحصل از این سطرهای افزونه، به‌شکل بسیار کارآمدی گوشه‌های ناصحیح فضای شدنی مسئله را از آن جدا می‌کنند تا مسیر الگوریتم برای دستیابی به یک کدکلمه، که در حقیقت همان کدکلمه درست‌نمایی بیشینه است، هموار گردد. نتایج حاصل از آزمون‌های عددی نشان می‌دهند که بهره‌گیری از این روش، کارایی تصحیح خطای الگوریتم LPD وفقی را به‌نحو چشمگیری به کارایی کدگشایی درست‌نمایی بیشینه نزدیک می‌کند. از طرفی، بکارگیری بسیاری از روش‌های موجود برای کاستن از اثر نامطلوب یک طیف معین EPS ها، مستلزم در دست داشتن مجموعه‌ای فراگیر (یا حداقل به‌انداز? کافی جامع) از آن گونه از EPS ها است. بنابراین، در دست داشتن الگوریتم‌هایی برای ایجاد مجموعه‌های ترجیحاً فراگیر دربرگیرند? یک گونه مشخص از EPS ها، یک پیش‌نیاز ضروری برای مقابله با آنها است. در رساله حاضر، یک الگوریتم شاخه و کران برای شمارش فراگیر گونه معینی از EPS ها که به مجموعه‌های تله پایه موسوم هستند نیز معرفی خواهد. کلیدواژه‌های فارسی 1- شبه‌کدکلمات ناصحیح 2- مجموعه‌های توقف ?- مجموعه‌های تله پایه ?- پدیده کف نرخ خطا ?- الگوریتم‌های کدگشایی مبتنی بر برنامه‌ریزی خطی ?- الگوریتم‌های کدگشایی تکراری عبور پیام

ارتقاء امنیت وب با وف بومی