Because of their capacity-approaching performance, graph-based codes have a wide range of applications, including communications and storage. In these codes, unequal error protection (UEP) can offer performance gains with limited rate loss. Recent empirical results in magnetic recording (MR) systems show that extra protection for the parity bits of a low-density parity-check (LDPC) code via constrained coding results in significant density gains. In particular, when UEP is applied via more reliable parity bits, higher fidelity messages of parity bits are spread to all bits by message passing algorithm, enabling performance gains. Threshold analysis is a tool to measure the effectiveness of a graph-based code or coding scheme. In this paper, we provide a theoretical analysis of this UEP idea using extrinsic information transfer (EXIT) charts in the binary erasure channel (BEC) and the binary symmetric channel (BSC). We use EXIT functions to investigate the effect of change in mutual information of parity bits on the overall coding scheme. We propose a setup in which parity bits of a repeat-accumulate (RA) LDPC code have lower erasure or crossover probabilities than input information bits. We derive the a-priori and extrinsic mutual information functions for check nodes and variable nodes of the code. After applying our UEP setup to the information functions, we formulate a linear programming problem to find the optimal degree distribution that maximizes the code rate under the decoding convergence constraint. Results show that UEP via higher fidelity parity bits achieves up to about $17\%$ and $28\%$ threshold gains on BEC and BSC, respectively.


翻译:基于图形的代码由于其能力接近性能,具有广泛的应用范围,包括通信和存储。在这些代码中,不平等的错误保护(UEP)可以带来有限的损耗率的绩效增益。最近磁性记录(MR)系统的经验结果显示,通过限制编码,低密度对等检查(LDPC)代码的对等比位额外保护可以带来显著的密度增益。特别是,当UEP通过更可靠的对等位位应用时,通过信息传输算法,将更高对等值比值的对等信息调益信息调益信息传递到所有位上,从而能够实现绩效增益。我们建议设置一个对等度比对基于图形的代码或编码的对等度工具,从而在BEC的二进化频道和二进制中,我们使用EXIT功能来调查对等值正比对等化比值调值调值信息的影响。我们建议设置一个对等度比基于图形的对等值的对等度,在BDP值值中,在BEC的对等值排序中,对等值函数对等度函数对等度的对等度函数对等度对等度进行比等度对等度的递化比等度的递化,对等度对等度对等度函数对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度值值值值值值值值值值值值值值值值值值值的值的值的值的值的值的值值值值值值值的比度对等度,对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等度对等

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