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%。     

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%。     

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。     

基于可靠性更新的低复杂度BP译码算法

基于部分符号更新策略的BP (Belief Propagation)译码算法减少了LDPC (Low-Density Parity-Check)码的译码运算量,提高了译码效率。然而在其译码过程中,由于变量节点可靠性判决准确率不高,而且可靠性被误判的错误节点无法在后继的译码中得到修正,译码性能大大降低。该文提出一种改进的节点可靠性判决准则,提高迭代过程中对变量节点可靠性判断的准确率;同时,在每次迭代结束后,重新衡量所有变量节点的可靠性,以此来消除可靠性误判对译码性能的影响。仿真结果表明,改进的算法不仅使传统BP译码的复杂度降低,而且提高了BP算法的译码性能。     

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。     

LDPC码的译码算法

介绍了LDPC(低密度奇偶校验码)码的BP算法和基于BP的简化译码算法，并在AWGN(加性白高斯噪声)环境下进行了各自的仿真。通过误码性能和译码复杂度两方面的比较表明BP算法的性能更优越，但简化算法的复杂度相对来说有大幅的下降。     

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。     

Turbo码各种译码算法复杂度研究

在Turho码的两种经典译码算法:SOVA和MAP的基础上,介绍了两种改进的译算法:AL-1和AL-2。探讨了它们的计算复杂度。结果表明,在白高斯噪声信道下,AL-1和AL-2算法可大大减少计算复杂度。     

一种低复杂度双二元卷积Turbo码译码算法

双二元卷积Turbo码（ DB CTC)的非二进制编码使得译码复杂度增加,限制了其在某些实际通信工程中的使用。在最大后验概率（ MAP)译码算法的基础上,提出了一种优化算法,将译码的存储量和计算量降为原来的1/4。仿真结果表明：在不同编码长度和码率的情况下,优化算法与原算法性能相当;在误码率为10-5的条件下,两者的Eb/N0差异同样不大于0.1 dB。     

空间耦合低密度奇偶校验码残差滑窗译码算法

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低边信息无效更新的频率,提高窗内译码收敛速度。仿真结果表明：相比于传统SWD算法,RSWD算法在窗口中各位置的误比特数明显降低,抑制错误传播效果明显;在高信噪比(SNR)区域或者低迭代次数的情况下,RSWD算法的误码率性能优于SWD算法;此外,将动态残差应用到消息复用(MR)和窗口扩展(WE)两种窗译码算法中,亦能得到类似结论,提升窗译码性能。     

一种基于新度量准则的极化码SCLF译码算法

为了解决串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法在中短码长情况下译码性能不佳的问题,在SC译码算法的基础上增加路径列表和比特翻转方法得到一种改进的串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCLF)译码算法.该算法利用比特翻转构建最不可靠的信息位集合,称为翻转集合(Flipping Set,FS),同时提出一种新的度量法则来缩小FS的范围、提高FS的准确率.仿真结果表明,随着信噪比的增大,所提出的SCLF译码算法误块率(Block Error Rate,BLER)有较大提升,当BLER为10-3时,SCLF(码长N=256,列表大小L=8)译码算法的增益比SC(N=256)译码算法提升了 0.55 dB;当BLER为10-4时,SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=8)译码算法提升了 0.22 dB;当BLER为10-5时,SCLF(N=256,L=16)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=16)译码算法提升了 0.17 dB.     

无线通信中的低密度码技术

介绍低密度码的概念、分类、图结构表示,以及基于图结构的译码算法。根据低密度码的图结构表示,研究双向图的周长、直径,及其对提高译码算法效率和码的性能所起的作用。     

一种引入积分修正的二维信息大数逻辑LDPC译码算法

为了解决基于可靠度的迭代大数逻辑译码(Modified Reliability-based Iterative Majority Logic Decoding, MRBI-MLGD)算法的错误平层问题,提出了一种基于大数逻辑的低密度奇偶校验(Low Density Parity Check, LDPC)译码算法。所提算法在译码函数中引入积分修正项,实现了基于二维信息修正的译码策略,可有效降低错误平层。此外,与基于二元译码信息的的迭代大数逻辑译码(Binary Message Majority Logic Decoding, BM-MLGD)算法不一样,所提算法可适用于不同列重的LDPC码。仿真结果表明,所提译码算法在整个工作信噪比区间内都具有稳定的译码性能,表现出更好的普适性和鲁棒性。     

一种基于均匀量化的快速简化极化码SC译码算法

针对极化码中现有基于均匀量化的串行抵消(SC)译码算法译码复杂度高的问题,提出一种基于均匀量化的快速简化SC译码算法。该算法保留了原算法的整数型运算,可节省大量存储空间并利于硬件实现,再通过加入特殊结点的识别来降低算法的运算时间复杂度。仿真结果表明:所提快速简化SC译码算法的时间复杂度较原算法降低了46.29%,同时,在误块率为10-5时,译码性能较原算法仅相差0.1dB。     

基于可靠度差值特征的自适应判决多元LDPC译码算法

利用变量节点符号可靠度在迭代过程中的分布特征,提出了一种基于可靠度差值特征的自适应判决多元低密度奇偶校验（Low Density Parity Check,LDPC)译码算法。整个迭代过程划分为两个阶段,针对不同阶段节点可靠度的差值特征分别采用不同的判决策略:前期阶段,采用传统的基于最大可靠度的判决策略;后期阶段,根据最大、次大可靠度之间的差值特征,设计自适应的码元符号判决策略。仿真结果表明,所提算法在相当的译码复杂度前提下,能获得0.15~0.4 dB的性能增益。同时,对于列重较小的LDPC码,具有更低的译码错误平层。     

基于联合判决消息传递机制的LDPC码译码算法研究

采用消息传递算法(Message passing algorithm)对LDPC码进行译码时,变量消息的振荡会引起错误的发生.本文以(600.300)非规则LDPC码仿真实验为例分析了不同译码效果下判决消息均值的分布特点,并结合环的特点,分析了译码产生错误判决的原因.研究了"纠删"型消息传递机制和联合判决迭代停止准则,针对判决消息出现振荡情况,提出以"纠删"方式处理变量消息的更新,并结合变量节点判决消息均值分布趋势与伴随式结果确定迭代终止条件.在此基础上,提出一种新的LDPC码译码算法.仿真分析表明,新的译码算法能够在减少迭代次数和降低译码复杂度的同时,有效提高译码的纠错性能.     

CCSDS标准下LDPC码的编译码算法研究

低密度奇偶校验（Low Density Parity Check,LDPC）码的译码算法在FPGA实现时常采用整数量化操作,产生误差引起译码性能降低.引入归一化最小和（Normalized Minimum Sum,NMS）译码算法,在校验点信息数据量化的基础上乘以一个取值区间为（0,1）的改进因子减小误差.通过研究改进因子的合理取值,提出了一种随迭代次数取不同改进因子改善量化结果的新量化方法.研究对象为空间数据咨询委员会（The Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS）标准中近地空间应用的（8176,7154）LDPC码,在MATLAB上设计编译码算法程序并完成仿真.仿真结果表明改进量化方法完成译码所需的迭代次数更少,提高了译码性能.通过分析不同信噪比下迭代次数的变化,发现在较高噪声干扰下优势更明显.     

一种低迭代次数的极化码置信传播译码算法

针对置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法在迭代次数较多时吞吐量和译码时延性能提升受限的问题,提出了一种低迭代次数的极化码BP译码算法,通过采用比特翻转和子信道冻结的方式,降低译码过程中的迭代次数.仿真结果表明,相对于传统极化码BP译码算法(设置最大迭代次数为40次),所提算法在信噪比为3 dB...     

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。