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。     

基于分段凿孔的极化码级联方案

极化码拥有出色的纠错性能,但编码方式决定了其码长不够灵活,需要通过凿孔构造码长可变的极化码。该文引入矩阵极化率来衡量凿孔对极化码性能的影响,选择矩阵极化率最大的码字作为最佳凿孔模式。对极化码的码字进行分段,有效减小了最佳凿孔模式的搜索运算量。由于各分段的第1个码字都会被凿除,且串行抵消译码过程中主要发生1位错,因此在各段段首级联奇偶校验码作为译码提前终止标志,检测前段码字的译码错误并进行重新译码。对所提方法在串行抵消译码下的性能进行仿真分析,结果表明,相比传统凿孔方法,所提方法在10–3误码率时能获得约0.7 dB的编码增益,有效提升了凿孔极化码的译码性能。     

基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码算法

针对极化码串行抵消列表比特翻转(Successive Cancellation List Bit-Flip, SCLF)译码算法复杂度较高的问题,提出一种基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码(SCLF Decoding Algorithm for Low-Complexity Polar Codes Based on Distributed Parity Check Codes, DPC-SCLF)算法。与仅采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)码校验的SCLF译码算法不同,该算法首先利用极化信道偏序关系构造关键集,然后采用分布式奇偶校验(Parity Check, PC)码与CRC码结合的方式对错误比特进行检验、识别和翻转,提高了翻转精度,减少了重译码次数。此外,在译码时利用路径剪枝操作,提高了正确路径的竞争力,改善了误码性能,且利用提前终止译码进程操作,减少了译码比特数。仿真结果表明,与D-Post-SCLF译码算法和RCS-SCLF译码算法相比,所提出算法具有更低的译码复杂度且在中高信噪比下具有更好的误码性能。     

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...     

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     

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。     

降低SCL译码错误的级联极化码

串行抵消列表(SCL)算法是极化码的一种近似最大似然(ML)译码算法,基于该算法的循环冗余校验(CRC)级联极化码、校验(PCC)级联极化码纠错性能优良,已成为5G极化码标准编码方案。总结了SCL译码错误类型,并从降低SCL译码错误的角度揭示了CRC级联极化码、PCC级联极化码,以及CRC辅助的PCC级联极化码,三者提升SCL译码性能的原理。仿真结果表明:CRC辅助的校验级联极化码可以显著降低SCL译码错误,并在较高信噪比(SNR)范围内,呈现出最佳的纠错性能。     

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。     

深空光通信系统中的极化码译码方法

为了提高深空光通信的信息传输效率,降低译码复杂度,针对极化码的分段CRC辅助SCL译码,引入了一种树图剪枝算法,提出树图剪枝-分段循环冗余校验辅助SCL(SCAL-P)译码算法。根据深空光通信系统和深空信道自由空间段信道情况,可以通过控制剪枝门限,在满足译码性能前提下提高译码效率。仿真结果表明,在码长N=1 024,L=16时,选用剪枝门限值为7,此时剪枝操作能降低分段CRC辅助SCL译码18%左右的译码复杂度,并且只产生约0.4 d B的损耗,还可以根据不同的信道情况,设置不同的剪枝门限值,有效地提高了深空光通信系统的信息传输效率。     

极化码的多比特译码算法研究

针对极化码的连续消除列表（successive cancellation list,SCL）译码算法的高时延问题,提出了基于对数似然比的多比特SCL（multi-bit SCL,MSCL）译码算法,可以在一个判决时刻同时译出多个码字比特,在不损失译码性能的前提下,将译码时延由3N-2个时钟降为4N/M-2个时钟,相比于现有的多比特SCL译码算法,MSCL译码算法具有更低的路径度量值计算复杂度。为了降低循环冗余校验（cyclical redundancy check, CRC）辅助的SCL（CRC aided SCL,CA-SCL）译码算法的译码时延以及存储空间,提出了分段CRC辅助的MSCL（segmented CRC-aided MSCL,SCA-MSCL）译码算法,并提出了分段信息码字长度修正算法,来保证在信息位索引集A不变的前提下,实现每一分段结尾处对应的信息位索引能够被M整除。SCA-MSCL算法可以借助多个CRC判决来尽可能早地输出译码码字,从而减少译码器的存储空间以及译码时延。     

大气弱湍流信道下松弛极化码译码方法

针对自由空间光通信中存在的大气湍流降低通信系统误码性能的问题,提出了基于松弛极化码的分段式极化码-循环冗余校验-串行抵消列表(PC-CRC-SCL)译码方法,并将其用于自由空间光通信系统中,在大气弱湍流强度下进行了仿真分析.仿真结果表明:与完全极化码的分段式CRC-SCL译码方法相比,在误码率为10-4时,基于松弛极化...     

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。      

适用于大气弱湍流信道的自适应码率极化码

为了提高光通信链路在大气弱湍流信道下的解码性能和传输效率,基于极化码的信息位嵌套特性,设计了一种自适应码率极化码。该码字在弱湍流信道中能充分地极化,纠错效果较好。为了调节码率,引入CRC校验码作为发送端的停止标志,逐次发送更低码率的码字直到译码结果通过校验,此时的码字码率即是保证可靠传输的最大码率。不同湍流强度下的仿真结果表明,在误帧率为10-8时,相比传统极化码,自适应码率极化码可以获得1.7~2.3 dB的性能增益。对自适应码率极化码的时延进行了仿真分析,并结合误帧率得到了自适应码率极化码的信息吞吐率,结果表明,在弱湍流信道中,自适应码率极化码的信息吞吐率能满足FSO的传输需求。     

A new high rate code scheme with highly parallel and low complexity decoding algorithm

A new high rate code scheme is proposed in this paper. It consists of serial concatenated recursive systematic ordinary (nonpunctured) convolutional codes with only 8 states in the trellis of the corresponding reciprocal dual codes. With a low complexity and highly parallel decoding algorithm, over additive white Gaussian noise channels, the proposed codes can achieve good bit error rate (BER) performance comparable to that of turbo codes and low density parity check (LDPC) codes. At code rate R=16/17, the overall decoding complexity of the proposed code scheme is almost half that of the LDPC codes.     

基于SSCANL译码器的联合迭代检测译码算法

为了提升基于极化码的稀疏码多址接入（sparse code multiple access,SCMA）系统接收机性能,提出了基于简化软消除列表（simplify soft cancellation list,SSCANL）译码器的循环冗余校验（cyclic redundancy check,CRC）辅助联合迭代检测译码接收机方案。该方案中极化码译码器使用SSCANL译码算法,采用译码节点删除技术对软消除列表（soft cancellation list,SCANL）算法所需要的L次软消除译码（soft cancellation, SCAN）进行简化,通过近似删除冻结位节点,简化节点间软信息更新计算过程,从而降低译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,SSCANL算法可获得与SCANL算法一致的性能,其计算复杂度与SCANL算法相比有所降低,码率越低,算法复杂度降低效果越好;且基于SSCANL译码器的CRC 辅助联合迭代检测译码接收机方案相较基于SCAN译码器的联合迭代检测译码（joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder, JIDD-SCAN）方案、基于SCAN译码器的CRC辅助联合迭代检测译码（CRC aided joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder,C-JIDD-SCAN）方案,在误码率为10^-4时,性能分别提升了约0.65 dB、0.59 dB。     

一类性能好、复杂度低的纠错编码--乘加码

对一类性能好且复杂度低的纠错编码技术——乘加码进行了介绍。他是在单校验位的Turbo乘积码(Single Parity Check Turbo Product Code)的基础上改进而来的,即由单校验位的Turbo乘积码作为外码,码率为1的递归卷积码作为内码串行级联而成。介绍了乘加码的编码方式和译码方法,并给出了其性能分析。对于一定的分组长度,这类码表现出与Turbo码相近的性能,但其译码复杂度要远远低于Turbo码。     

Turbo codes-based image transmission for channels with multiple types of distortion

Product codes are generally used for progressive image transmission when random errors and packet loss (or burst errors) co-exist. However, the optimal rate allocation considering both component codes gives rise to high-optimization complexity. In addition, the decoding performance may be degraded quickly when the channel varies beyond the design point. In this paper, we propose a new unequal error protection (UEP) scheme for progressive image transmission by using rate-compatible punctured Turbo codes (RCPT) and cyclic redundancy check (CRC) codes only. By sophisticatedly interleaving each coded frame, the packet loss can be converted into randomly punctured bits in a Turbo code. Therefore, error control in noisy channels with different types of errors is equivalent to dealing with random bit errors only, with reduced turbo code rates. A genetic algorithm-based method is presented to further reduce the optimization complexity. This proposed method not only gives a better performance than product codes in given channel conditions but is also more robust to the channel variation. Finally, to break down the error floor of turbo decoding, we further extend the above RCPT/CRC protection to a product code scheme by adding a Reed-Solomon (RS) code across the frames. The associated rate allocation is discussed and further improvement is demonstrated.