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。     

一种5G系统自适应快速SCL极化码译码算法

针对5G系统控制信道的极化码译码性能问题,基于快速串行抵消列表(Fast Successive Cancellation List,FSCL)译码算法,提出了一种自适应快速串行抵消列表(Adaptive FSCL,AD-FSCL)译码算法.该算法能够降低译码复杂度,设置列表初始值,对极化码的4种特殊节点进行相应的快速译...     

“太极混一”——极化码原理及5G应用

极化码是第一种达到信道容量的构造性编码,已列入5G移动通信的控制信道编码标准,这是信道编码领域近年来的重大突破。旨在阐述极化码的基本原理与5G中的应用。基于信道极化观点,分析了极化码蝶形编码结构与基本的串行抵消译码算法,提出了级联极化编码结构,并归纳了高性能译码算法的特点。另外,还深入分析了5G移动通信中极化码设计的基本思想,概括了极化码实用编码的3种方式:凿孔、缩短与重复。最后,指出极化信息处理是未来通信系统优化的新型方法。     

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,该算法在编码前进行外码构造,通过高斯近似(GA)得到的子信道错误概率选取较不可靠的信息位,对选取的较不可靠的信息位进行串行抵消列表(SCL)译码和奇偶校验,其余信息比特仅进行串行抵消(SC)译码。仿真结果表明,在高斯信道下,当码长为512,码率为1/2,误帧率为10^–3,最大列表长度为8时,该文提出的低复杂度译码算法比SCL译码算法获得了0.5 dB的增益;与基于奇偶校验的SCL译码算法性能相近,但是空间复杂度和时间复杂度分别降低了38.09%, 15.63%。     

基于CNN扰动的极化码译码算法

针对中短码长下串行抵消(SC)算法性能较差,且串行抵消列表(SCL)算法复杂度较高等问题,根据译码纠错空间理论,该文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)扰动的极化码译码算法.对SC译码失败的接收序列,通过CNN产生相应的扰动噪声,并将该扰动噪声添加到接收信号中,然后根据重新计算的似然信息进行译码.仿真结果表明:与SC译码算法相比,所提出的算法约有0.6 dB的增益,与SCL(L=16)译码算法相比,该算法约有0.1 dB的提升,且平均复杂度更低.     

基于CNN扰动的极化码译码算法

针对中短码长下串行抵消(SC)算法性能较差,且串行抵消列表(SCL)算法复杂度较高等问题,根据译码纠错空间理论,该文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)扰动的极化码译码算法.对SC译码失败的接收序列,通过CNN产生相应的扰动噪声,并将该扰动噪声添加到接收信号中,然后根据重新计算的似然信息进行译码.仿真结果表明:与SC译...     

一种基于分段CRC码级联Hash极化码的设计

极化码作为一种线性分组码,具有较低的编码复杂度和确定的构造,但当其为中短码长时,性能会有所降低。提出一种基于分段循环冗余校验(cyclic redundancy check,CRC)码级联Hash极化码的设计方法,该方法在原有Hash极化码(Hash-Polar)的基础上,采用CRC分段校验进行双校验,分段CRC码在译码过程中能辅助路径度量,即对译码路径进行修饰,以此提高路径选择的可靠性,提高性能;另外,分段校验是将校验码分散地添加到输入的信息序列中,译码时对于CRC不通过的情况,可提前终止译码路径以省去不必要的译码计算量。最后,译码结束时,Hash校验码对修饰后的L条路径进行校验,选出最佳译码路径。仿真结果表明,所提出的设计方法比CRC辅助的Hash极化码(Hash-CRC-Polar)误码性能更优异。在高斯信道下,当码长为128bit、码率为1/2、误码率为10时,所提出的基于分段CRC校验码的Hash极化码比Hash-CRC-Polar获得了约0.25 dB的增益。     

极化码多模串行抵消算法的FPGA实现研究

文章根据极化码的编码结构,提出了一种递推的串行抵消译码策略。利用该策略可以将长极化码译码器改造为支持任意低于该码长的极化码译码,从而降低支持多种服务模式应用的硬件资源开销。     

极化码的参数捷变技术及性能仿真

极化码是首个能够从理论上证明接近信道容量的纠错码,于2016年11月和低密度奇偶校验码一并作为第5代移动通信的标准。针对极化码特有的蝶形结构采用Trellis对其进行了重新描述,详细分析了串行抵消列表译码算法。同时,基于密度进化理论给出了极化码的码参数捷变技术,能够在不改变编译码器硬件结构与程序的情况下实时、快速地改变编译码参数。仿真结果表明,在编码参数近似相同的情况下极化码的性能要优于低密度奇偶校验码。     

一种低延迟极化码串行抵消译码器设计

为了克服5G移动通信系统中极化码串行抵消(SC)译码算法延迟高、计算复杂度高、硬件结构复杂度高等问题,基于冻结比特、冻结比特对和冻结区间等方式,提出了冻结比特设计模式.该设计模式包含基于冻结比特对的译码延迟和计算复杂度的分析方法.通过优先剪枝冻结比特结点的方式,进一步化简SC译码树,提高了搜索译码树的速度.码长为1 0...     

极化码序列连续删除译码算法的改进设计

极化码连续删除译码算法性能和传统的LDPC码存在一定差距。序列连续删除算法(SCL)的提出极大地改善译码性能,是极化码推向实际应用中的重要一步。但是该算法复杂度较高,延迟大。改进的序列连续删除(SCL)译码算法是基于改善极化码码长受限的情况,文中描述SCL算法是通过码树上的搜索序列路径来表示译码过程。改进的算法通过减少译码算法在码树上的序列路径来降低时间和空间复杂度。通过仿真表明,改进的算法有效地降低了译码的复杂度同时在性能上也接近最大似然(ML)译码算法。     

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%。     

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。     

动态扰动辅助的串行抵消双比特翻转Polar译码算法

针对串行抵消翻转译码算法（Successive Cancellation Flip,SCF）受限于单比特翻转而性能提升有限问题,提出了一种双比特翻转译码算法（Successive Cancellation Flip with 2 Bits,SCF2）。针对SCP算法扰动方差初始值固定的问题,设计了一种扰动方差可随码长和码率变化的改进SCP算法。在此基础上,结合翻转和扰动机制,提出了一种动态扰动辅助的串行抵消双比特翻转（Dynamic Perturbation-Aided SCF2,DPA-SCF2）译码算法,并对其译码复杂度和性能进行了分析。仿真结果显示,相比于列表长度为4的循环冗余校验辅助串行抵消列表（Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List,CA-SCL）译码算法,所提算法最大可获得约0.5 dB的性能增益。     

Nonlinear Product Codes and Their Low Complexity Iterative Decoding

This paper proposes encoding and decoding for nonlinear product codes and investigates the performance of nonlinear product codes. The proposed nonlinear product codes are constructed as N‐dimensional product codes where the constituent codes are nonlinear binary codes derived from the linear codes over higher order alphabets, for example, Preparata or Kerdock codes. The performance and the complexity of the proposed construction are evaluated using the well‐known nonlinear Nordstrom‐Robinson code, which is presented in the generalized array code format with a low complexity trellis. The proposed construction shows the additional coding gain, reduced error floor, and lower implementation complexity. The (64, 24, 12) nonlinear binary product code has an effective gain of about 2.5 dB and 1 dB gain at a BER of 10^?6 when compared to the (64, 15, 16) linear product code and the (64, 24, 10) linear product code, respectively. The (256, 64, 36) nonlinear binary product code composed of two Nordstrom‐Robinson codes has an effective gain of about 0.7 dB at a BER of 10^?5 when compared to the (256, 64, 25) linear product code composed of two (16, 8, 5) quasi‐cyclic codes.     

系统极化码的翻转序列校验辅助罗列连续消除译码算法

系统极化码具有比非系统极化码更好的误码性能,但目前尚无明确的系统译码算法,因此通常采用非系统译码与再编码级联的方式实现系统极化码的译码,但这会带来极大的译码时延。针对这个问题,本文提出了一种基于翻转序列校验罗列连续消除算法的系统译码方案。该方案具有路径自适应的特性,利用回溯更新过程消除了再编码过程,且通过更新校验交替策略极大降低了资源占用。研究表明,与基于AD-SCL的级联译码方案相比,改进方案能降低50%的资源占用与译码延时,且其误码性能稍有提高。      

一种低复杂度的部分干扰抵消群译码算法

本文研究了在MIMO系统的接收端,采用部分干扰抵消群译码算法对接收端信号进行译码的算法,在保证码字获得满分集的同时,降低接收端的译码复杂度.通过将一个空时分组码中所包含的符号进行群组划分,对于不同的符号群组,在对接收信号经过线性滤波处理之后分别独立地进行译码操作,从而达到降低译码复杂度的目的.仿真结果显示,该算法相对于传统的最大似然译码算法,译码复杂度明显降低.     

累加交叉并行级联单奇偶校验码的低复杂度译码算法

累加交叉并行级联单奇偶校验(A-CPSPC)码是一种新的纠错编码,其编码结构简单并具有较好的误比特率性能。该文针对A-CPSPC码的局部编码结构提出了一种低复杂度的最大后验(MAP)局部译码算法,该方法利用基于双向消息传递原则的和积算法(SPA)进行局部译码,消除了短环对局部译码性能的影响。分析及仿真表明,传统的置信传播算法并不适用于A-CPSPC码,该文提出的局部译码算法与基于BCJR算法的局部译码算法的性能一致,且复杂度更低。     

A Low Complexity Decoding Algorithm for Extended Turbo Product Codes

In this letter, we propose a low complexity algorithm for extended turbo product codes by considering both the encoding and decoding aspects. For the encoding part, a new encoding scheme is presented for which the operations of looking up and fetching error patterns are no longer necessary, and thus the lookup table can be omitted. For the decoder, a new algorithm is proposed to extract the extrinsic information and reduce the redundancy. This new algorithm can reduce decoding complexity greatly and enhance the performance of the decoder. Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed scheme.