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。     

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。     

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     

极化码中关键信息比特集合的非均匀奇偶校验级联方案

在中短码长条件下极化码信道极化不完全,在奇偶校验级联码的译码过程中容易发生错误传播影响译码算法性能.为了降低错误传播对奇偶校验级联性能的影响,设计了一种新型奇偶校验级联方法.该方法通过高斯估计选取部分关键易错信息比特进行非均匀分段校验,能够有效降低错误传播对奇偶校验性能的影响,同时与循环冗余校验级联选择正确路径,可以提升译码算法在大列表和高信噪比条件下的译码性能.仿真表明应用新型级联码相比于CA-SCL(Cyclic-redundancy-check Aided Successive Cancellation List)平均能提升0.1～0.15 dB译码性能.此外,新型级联码结合自适应算法,可以利用译码算法性能的提升使自适应算法在更小列表下译码成功,降低自适应算法在较低信噪比下6％～25％的译码复杂度.     

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。     

一种自适应快速SSCL极化码译码算法

极化码的简化串行抵消列表(Simplified Successive Cancellation List,SSCL)译码提出了R1(Rate-1)、R0(Rate-0)等多种特殊节点的快速译码算法,一定程度改善了SCL译码复杂度高和时延大的问题,但当节点信息比特数量较大时仍存在大量的冗余计算.针对R1等信息比特较多的节点,提出了一种基于路径度量(Path Metric,PM)的自适应路径选择策略,无需先验信息设置阈值,在不降低SSCL译码性能的条件下能有效降低排序复杂度,减少所需时间步数,提升Polar码译码效率.仿真和实验结果表明,在保证纠错性能的前提下,该算法针对R1节点译码所需的时间步数相对传统SCL译码降低了约83％,相对SSCL降低了约47％,相对快速SSCL降低了约18％.同时,相对基于搜索集和决策函数的SCL译码算法译码效率也有较大提高,其所需时间步数受码字结构及信道环境自适应改变,但不大于快速SSCL译码算法所需时间步数.     

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。     

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...     

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...     

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%。     

基于正交空时分组码的酉空时码设计

提出了一种基于正交空时分组码构造酉空时码的方案,证明了所设计的酉空时码可以获得满分集.同原有方案相比,所提方案的优点是其码率较高,缺点是解码复杂度较原方案高.针对该缺点,提出了一种次优解码算法,该算法的复杂度同原方案几乎相同.Monte-Carlo仿真实验表明,在相同的频谱效率下,对同一误码率本文方案所需信噪比比原方案低5dB;同时,对同一误码率本文的次优解码算法同最优解码算法相比信噪比损失约1dB.     

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。     

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。