一种基于错误集的极化码改进SCL译码算法

针对极化码在中短码长时纠错性能的不足,提出了一种基于错误集的极化码改进串行抵消列表(Successive Cancellation List of Polar Codes Based on Error Set,ES-SCL)译码算法。该算法首先根据极化码的信道特性构造错误集,在极化码编码时根据错误集中的元素设置奇偶校验(Parity Check,PC)位,其余位置则放置信息比特和冻结比特,译码器在译码PC位时,每条路径通过校验函数得到PC位的比特估计,不执行路径分裂和剪枝,其余位置则执行SCL译码。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,当码长为512,码率为0.5,误块率为10-5,最大译码列表数为8时,相较于PC-PSCL译码算法以及CA-SCL译码算法,所提出的ES-SCL译码算法获得了约0.18和0.15dB的增益;当码长为256,码率为0.5,误码率为10-5,最大译码列表数为8时,相较于CA-SCL,PC-PSCL译码算法,获得了约0.3和0.35dB的增益;此外,采用部分比特分裂译码的ES-SCL译码算法可以在误块率与PC-PSCL译码算法几乎相同的情况下,减少约50%的排序次数,具有更低的译码复杂度。     

新型级联Polar码设计

Polar码是一种新型高效的信道编码技术,被确定为5G增强移动宽带场景控制信道的编码方案。本文提出一种循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)码、奇偶校验(Parity Check, PC)码与Polar码级联方案,其中CRC码、PC码作为外码,Polar码作为内码。与CRC辅助的Polar码方案相比,新型级联Polar码在译码的过程中利用PC比特辅助路径度量值进行译码路径的修剪,用以保证路径选择的可靠性,从而提高了其纠错性能,由于PC操作简单,在复杂度上没有明显增加。仿真结果表明:新型级联Polar码具有优异的性能,当误码率为10-6,码长为512,码率为1/3时,新型级联Polar码与CRC辅助的Polar码相比大约有0.12 dB的增益。      

自由空间光通信中极化码译码方法研究

针对自由空间光通信中极化码译码复杂度高的问题,提出了一种适用于大气湍流信道的具有较低译码复杂度的分段CRC辅助SCL剪枝译码算法。将剪枝算法引入大气湍流信道下的极化码译码中,采用分段循环冗余校验作为检错单元,剪枝算法减少SCL译码的译码路径,进而降低极化码译码复杂度。仿真结果表明,在不同湍流强度下,该译码算法可以获得优于SCL译码算法的误码性能,并可通过改变性能损失值,获得较低的译码复杂度。     

基于循环冗余校验的极化码研究

极化码具有简单明确的编码方式和译码算法,在理论上被证明可以达到香农极限。但是其连续删除译码(SC译码)始终在单路径上逐比特进行译码,导致其实际译码性能并不理想。连续删除列表译码(SCL译码)是SC译码的改进型算法,这种译码方式以付出一定译码复杂度为代价提高了极化码的译码性能。而将SCL译码结合循环冗余校验(CRC)可以译码多路径中错误译码的概率,基于这一点该文将对不同CRC码结合极化码所产生的性能差异进行分析,从而得到合适的CRC     

融合路径度量值和行重特性的Polar码SCL译码算法

首先提出基于初始对数似然比(Log-Likelihood Ratio, LR)与路径度量值(Path Metric, PM)的PM-LLR-SCL译码算法,在接收端初始LLR和PM值之间建立映射关系,并通过重排PM值完成翻转功能。其次,提出基于极化码生成矩阵的行重特性和PM值的PM-RW-SCL译码算法,不仅考虑了Polar码的最小码距和极化子信道可靠度,同时将路径分裂每一层的PM值引入到译码策略中,从而提高了译码性能。仿真结果显示,与串行抵消列表比特翻转(Successive Cancellation List Bit-flip, SCLF)相比,提出的PM-LLR-SCL算法最大可获得约0.23 dB的性能增益,而基于路径数量的复杂度降低了约62%;与基于行权重的串行抵消列表翻转译码算法相比,PM-RW-SCL算法最大可获得约1.5 dB的性能增益,而复杂度降低了约39%。     

基于新停止准则的多进制LDPC码加权符号翻转译码算法

为了降低多进制低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码译码算法的复杂度,该文提出了基于新停止准则的符号翻转译码算法。该算法根据翻转函数和接收比特可靠性度量来确定对应的翻转符号,通过分析不满足校验方程个数的变化趋势来提前终止迭代。仿真结果表明,新算法在保持原有符号翻转译码算法误码性能不变的情况下,极大地减少了译码迭代次数,取得了译码性能和复杂度的折衷。     

系统极化码的高效低复杂度编译码算法研究

系统极化码能减弱非系统极化码在连续抵消(SC)译码时的误码扩散敏感性,且在相同计算复杂度下拥有更好的误码性能,已被第五代通信系统采用,作为信道编码方式之一。在对系统极化码进行构造时采用经典的巴氏参数界法,编码时采用复杂度低且高效的非迭代编码算法,译码时采用循环校验码(CRC)辅助的基于对数似然比的连续抵消列表算法(LLR-SCL)与再编码结合。仿真结果表明,低信噪比下中等长度的系统极化码的SCL译码性能远优于SC译码;再加以CRC辅助译码后,其性能可得到大幅提升。     

基于分段循环冗余校验的极化码自适应连续取消列表译码算法

针对极化码连续取消列表(SCL)译码算法为获取较好性能而采用较多的保留路径数,导致译码复杂度较高的缺点,自适应SCL译码算法虽然在高信噪比下降低了一定的计算量,却带来了较高的译码延时。根据极化码的顺序译码结构,该文提出了一种分段循环冗余校验(CRC)与自适应选择保留路径数量相结合的SCL译码算法。仿真结果表明,与传统CRC辅助SCL译码算法、自适应SCL译码算法相比,该算法在码率R=0.5时,低信噪比下(–1 dB)复杂度降低了约21.6%,在高信噪比下(3 dB)复杂度降低了约64%,同时获得较好的译码性能。     

一种用于LTE的提前终止Turbo码算法仿真

Turbo编码是Long Time Evolution(LTE)定义的信道编码形式,可以获得逼近香香农理论极限的译码性能,目前广泛应用于第3代和第4代移动通信系统中。为了解决Turbo译码时延长和计算复杂度的问题,研究了一种可以应用于LTE系统中的基于循环冗余校验的改进Turbo译码算法,在Turbo译码器中增加循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)提前终止准则,在译码迭代结束时检验是否存在错误比特码,在无CRC校验错误时提前终止迭代译码,在不影响译码性能的同时降低译码复杂度。Matlab仿真结果表明,与固定迭代次数的Turbo码算法相比,译码延迟得到了显著改善。     

极化码的分布式CRC辅助低复杂度逐次抵消翻转译码

为提高极化码的译码效率,文中提出了一种新颖的逐次抵消翻转(SCF)译码。与传统的SCF译码相比,其可以使用分布式CRC比特来降低计算复杂度。该译码通过提前终止对第一次SC译码的失败帧的译码,来减少信息比特的估计数量,同时尝试最小化附加的排序操作。仿真结果表明,与传统的SCF译码相比,该SCF译码将重复SC译码的计算复杂度至少降低了27%。     

一种基于奇偶校验码级联极化码的低复杂度译码算法

极化码作为一种纠错码,具有较好的编译码性能,已成为5G短码控制信道的标准编码方案.但在码长较短时,其性能不够优异.作为一种新型级联极化码,奇偶校验码与极化码的级联方案提高了有限码长的性能,但是其译码算法有着较高的复杂度.该文针对这一问题,提出一种基于奇偶校验码级联极化码的串行抵消局部列表译码(PC-PSCL)算法,该算...     

An improved AS-SCLF decoding algorithm of polar codes based on the assigned set

An improved successive cancellation list bit-flip based on assigned set (AS-SCLF) decoding algorithm is proposed to solve the problems that the successive decoding of the successive cancellation (SC) decoder has error propagation and the path extension of the successive cancellation list (SCL) decoder has the decision errors in the traditional cyclic redundancy check aided successive cancellation list (CA-SCL) decoding algorithm. The proposed algorithm constructs the AS firstly. The construction criterion is to use the Gaussian approximation principle to estimate the reliabilities of the polar subchannel and the error probabilities of the bits under SC decoding, and the normalized beliefs of the bits in actual decoding are obtained through the path metric under CA-SCL decoding, thus the error bits containing the SC state are identified and sorted in ascending order of the reliability. Then the SCLF decoding is performed. When the CA-SCL decoding fails for the first time, the decision results on the path of the SC state in the AS are exchanged. The simulation results show that compared with the CA-SCL decoding algorithm, the SCLF decoding algorithm based on the critical set and the decision post-processing decoding algorithm, the improved AS-SCLF decoding algorithm can improve the gain of about 0.29 dB, 0.22 dB and 0.1 dB respectively at the block error rate (BLER) of 10-4 and reduce the number of decoding at the low signal-to-noise ratio (SNR), thus the computational complexity is also reduced.     

一种动态加权的LDPC译码方法

为了加快低密度奇偶校验（LDPC）码的译码速度,有效改善LDPC码的译码性能,针对校验节点更新过程中的对数似然比（LLR）值的大小,设计了一种LDPC码的动态加权译码方法。以IEEE 802.16e标准的奇偶校验矩阵为例,根据LLR值的变化规律,利用增长因子和抑制因子对和积译码算法和最小和译码算法进行动态加权。仿真结果显示,基于动态加权的译码方法相对于传统译码方法误码率都有明显改进,译码复杂度也有所降低。     

Simplified SCL decoding algorithm of polar codes based on critical sets

In order to reduce the high complexity of the successive cancellation list (SCL) algorithm for polar codes, a simplified SCL decoding algorithm based on critical sets (CS-SCL decoding algorithm) is proposed. The algorithm firstly constructs the critical sets according to the channel characteristics of the polar codes as well as comprehensively considering both the minimum Hamming weight (MHW) of the information bits and the channel reliability. The information bits within the critical sets and the path splitting are still performed by the SCL decoding algorithm while the information bits outside the critical sets are directly performed by the hard decision. Thus, the number of path ordering, copying, and deleting can be reduced during decoding. Furthermore, the computational complexity of the SCL decoding can also be reduced. Simulation results demonstrate that the decoding complexity of the proposed CS-SCL decoding algorithm, compared with the conventional SCL decoding algorithm, is reduced by at least 70%, while compared with the simplified SCL (PS-SS-SCL) algorithm which constructs the critical set with the first and second information bits of the Rate-1 nodes, its decoding complexity can also be reduced. Moreover, the loss of the error correction performance for the proposed CS-SCL decoding algorithm is minor. Therefore, the proposed CS-SCL algorithm is effective and can provide a reasonable tradeoff between the decoding performance and complexity for the decoding algorithm of polar codes.     

一种基于增强奇偶校验码级联极化码的新型编译码方法

极化码作为一种纠错码,具有较好的编译码性能,已成为5G短码控制信道的标准编码方案。但在码长较短时,其性能不够优异。提出一种基于增强奇偶校验码级联极化码的新型编译码方法,在原有的奇偶校验位后设立增强校验位,对校验方程中信道可靠度较低的信息位进行双重校验,辅助奇偶校验码在译码过程中对路径进行修剪,以此提高路径选择的可靠性。仿真结果表明,在相同信道、相同码率码长下,本文提出的新型编译码方法比循环冗余校验(cyclic redundancy check,CRC)码级联极化码、奇偶校验(parity check,PC)码级联极化码误码性能更优异。在高斯信道下,当码长为128、码率为1/2、误码率为10-3时,本文提出的基于增强PC码级联的极化码比PC码级联的极化码获得了约0.3dB增益,与CRC辅助的极化码相比获得了约0.4 dB增益。     

一种改进的无线光通信LDPC码译码算法

针对无线光通信中低密度奇偶校验码(LDPC)置信传播(BP)译码算法复杂度高及置信度振荡造成译码错误等缺点,基于对数BP算法提出了一种改进的译码算法。改进的译码算法在校验节点运算时,判断输入到校验节点消息的最小值与某个门限的大小,根据比较结果,分别用消息最小值或若干个最小值进行运算,在损失很少性能的情况下降低了运算复杂度;同时在比特节点采用振荡抵消处理运算,提高了算法的性能增益。最后在对数正态分布湍流信道模型下,分别对比特充分交织和交织深度为16的情况进行了仿真实验。仿真结果表明,改进的译码算法与BP算法相比,大幅度降低了计算复杂度,而且译码性能有一定的优势,收敛速度损失很少;而相对于最小和算法,改进的算法虽然译码复杂度有所增加,但误码率性能有明显的优势,并且收敛速度也优于最小和算法。因此,改进的译码算法是无线光通信中LDPC码译码算法复杂度和性能之间一个较好的折中处理方案。     

一种改进的LDPC码比特反转解码算法

本文提出了一种改进的LDPC码的比特反转解码算法.该算法考虑了如下两个方面的影响:校验错误的方程中所含有的比特数目对各个比特的错误概率的影响,以及校验错误的方程中,所含有的那些比特各自所参与的校验错误的方程数目对各个比特的错误概率的影响.该解码算法不需要软信息即可进行解码,其解码复杂度较低.仿真结果表明,本文提出的改进算法比原来的比特反转算法有较大的性能提高,并且对于大girth的LDPC码,该解码算法的性能甚至优于多种利用软信息的比特反转算法.     

RS码与LDPC码的联合迭代译码

针对RS码与LDPC码的串行级联结构,提出了一种基于自适应置信传播(ABP)的联合迭代译码方法.译码时,LDPC码置信传播译码器输出的软信息作为RS码ABP译码器的输入;经过一定迭代译码后,RS码译码器输出的软信息又作为LDPC译码器的输入.软输入软输出的RS译码器与LDPC译码器之间经过多次信息传递,译码性能有很大提高.码长中等的LDPC码采用这种级联方案,可以有效克服短环的影响,消除错误平层.仿真结果显示:AWGN信道下这种基于ABP的RS码与LDPC码的联合迭代译码方案可以获得约0.8 dB的增益.     

部分系统Turbo码的研究

对一种码率为1／2的部分系统turbo码性能进行了讨论。它是通过对码率为1／3的turbo码的校验位和信息位进行删余得到的。这种码的“误码下限”（error-floor）比对应的系统码要低。因此,码率为1／2的turbo码,在没有增加编码和译码复杂性的情况下,通过简单地对信息位和校验位的删除可以提高性能。