极化码串行抵消译码算法的改进设计

极化码是首次以构造性方法逼近信道容量的码。尽管编码和译码都具有较低的复杂度，但在中短码长时，性能并不理想，对此提出了一种采用CRC作为内码并与极化码级联的方案，与现有方案不同的是在译码时仅对内码位之间的位采用列表译，从而获得较低的译码复杂度。从仿真结果看，该算法在BEC信道下显著提高极化码的性能，并接近最大似然译码的性能，在AWGN信道下可获得0．5db的性能改善。

极化码串行抵消译码算法的改进设计

极化码是基于信道极化(Channel Polarization)现象,首次以构造性的方法逼近信道容量的码。尽管极化码的编码和译码都具有较低的复杂度,但在中短码长时,极化码的性能并不理想,甚至不如LDPC和Turbo码。针对这一问题,提出了一种采用CRC作为内码,并与极化码级联的方案。与现有方案不同的是算法在译码时仅对内码位之间的位采用列表译,从而获得较低的译码复杂度。从仿真结果看,算法在BEC信道下可以显著地提高极化码的性能,并接近最大似然译码的性能;在AWGN信道下可以获得0.5dB的性能改善。

基于深度学习的极化码串行抵消译码优化算法

针对5G场景下极化码串行抵消译码算法低输出高延迟的问题,提出加快串行抵消译码过程中深度学习译码器整体译码速度的方案。该方案根据信道极化理论计算不同子信道的可靠性,通过调整参数的不同取值,剪掉译码树上均为固定位的叶子节点所在的子二叉树,从而减少深度学习译码器的数量,加快了整体的译码速度。仿真结果表明,所提出的方案不仅具有和原串行抵消算法相同的译码性能,而且降低了极化码串行抵消深度学习译码的时间复杂度。

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。

极化码串行抵消多比特翻转译码算法

对码字中出现错误位数概率的研究表明,1位错和2位错是影响中短码长极化码译码性能的主要原因.基于译码错误比特的统计分析,提出了一种串行抵消多比特翻转译码算法.与串行抵消单比特翻转译码算法相比,该译码算法能获得更好的性能增益,且码长越短,性能增益越明显.与通过并行搜索多条路径的串行抵消列表译码相比,所提出的算法具有较低空间复杂度,且译码复杂度随信噪比的增加而逐渐减小.仿真结果表明,针对中短码长,该算法在高信噪比下能以较低的平均译码复杂度逼近串行抵消列表译码算法的性能.

一种基于串行消除列表的多比特翻转译码算法

极化码拥有很好的编译码性能,已成为5G控制信道的标准编码方案,但中短码时,其性能不够优异。为此,提出一种基于串行消除列表的多比特翻转译码算法。首先,用串行抵消译码算法进行译码,选出对数似然比绝对值较小即可靠性较小的信息位索引集合;然后,对索引集合中对应的信息位进行多比特翻转;最后,对所有信息进行串行抵消列表译码,得到信息源序列的估计值。仿真结果表明,在高斯信道下,码长为512,码率为0.5时,提出算法的误块率为10^(-3)时,性能优于其他同类算法。

极化码改进串行抵消比特翻转译码算法

极化码(Polar Codes)串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法存在错误传播特性。为了抑制译码过程中的错误传播,提出了一种改进的串行抵消比特翻转译码算法。该算法分段构造极化码的信息序列,使得译码纠错更加及时,从而有效抑制错误传播。此外,通过分段校验新算法实现了多比特翻转,提高了翻转效率,进而改善了译码性能。仿真结果表明:当误帧率为10^(-4)时,相同码长和有效码率情况下,较SC译码算法、串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法(L=2)和串行抵消翻转(Sccessive Cancellation Flip,SCFlip)译码算法,提出的基于极化特性构造的新算法分别有约0.74 dB、0.33 dB和0.28 dB的性能增益。

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%。

基于关键翻转集合的极化码Fast-SSC-Flip译码算法

为了降低极化码快速简化串行抵消翻转(Fast-SSC-Flip)译码算法的候选翻转比特集合大小,减小搜索复杂度,该文提出一种基于关键翻转集合的极化码Fast-SSC-Flip译码算法。基于快速简化串行抵消(Fast-SSC)译码过程中首位译码错误信息比特有极大的概率落于关键集合(CS)中,以及Fast-SSC-Flip译码算法的候选比特均为码字比特,所提算法利用极化码的生成矩阵得到与CS中信息比特相应的码字比特,并用这些码字比特构建关键翻转集合(CFS)作为候选翻转比特集合。实验结果表明,在使用相同候选比特可靠性度量准则的前提下,在码长N=1024及码率R=0.5时,该文所提基于关键翻转集合的Fast-SSC-Flip译码算法相较于传统Fast-SSC-Flip算法在不损失译码性能的情况下,候选翻转集合大小显著降低;相较于新的快速简化串行抵消翻转(N-Fast-SSC-Flip)算法有相近的译码性能,但候选翻转集合至少缩小了77.93%。

基于极化码DJSCC的Fast-SSC译码及FPGA实现

针对基于极化码的分布式联合信源信道编码(Distributed Joint Source-Channel Coding,DJSCC)译码端复杂度高、吞吐率低的问题,提出了一种适用于基于极化码的DJSCC框架的快速简化串行抵消(Fast Simplified Successive Cancellation,Fast-SSC)译码方案,最后设计了对应的现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现方案。根据极化码冻结位与信息位的分布,将其码字划分成4种子码,译码方式可从逐个比特译码转为对每个子码并行译码,从而减少在树形SC译码器上的迭代层数。仿真结果表明,相较于在同等硬件框架下的串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法,该算法可在几乎不损失误码率(Bit Error Rate,BER)性能的前提下,有效减少译码的迭代次数,从而提升译码的吞吐率。

基于奇偶校验和CRC校验的极化码栈译码方法

【目的】解决极化码串行抵消栈(successive cancellation stack,SCS)译码算法复杂度较高的问题。【方法】在SCS译码算法的基础上,首先提出一种基于奇偶校验(parity check,PC)和循环冗余校验(cyclic redundancy check,CRC)的串行抵消栈(parity check and CRC aided SCS,PC-CA-SCS)译码算法;根据极化码的构造理论,通过对子信道的突发错误分块来选择奇偶校验的位置,在译码过程中利用奇偶校验及时检测出错的译码路径来降低SCS译码算法的复杂度。然后根据极化码子信道的错误概率,提出一种基于关键集合和似然值的路径分裂策略,以降低SCS译码算法在译码过程中的路径分裂次数。最后对提出的路径分裂策略进行仿真试验。【结果】PC-CA-SCS译码算法与CRC辅助串行抵消列表(CRC-aided successive cancellation list,CA-SCL)译码算法相比,约有0.1 dB的增益,与CRC辅助串行抵消栈(CRC-aided successive cancellation stack,CA-SCS)译码算法相比,约有0.4 dB的增益;PC-CA-SCS算法使用路径分裂策略后可以降低约67.09%的空间复杂度。【结论】相比SCS译码算法,PC-CA-SCS译码算法在不损失译码性能的前提下降低了计算复杂度和空间复杂度,因此具有更高的译码效率。本研究结果可为极化码在5G协议中的译码方法提供参考。

一种基于整数操作的极化码最小和译码算法

通过信道极化,极化码理论上证明可渐进达到香农限。文中研究极化码在高斯信道下的串行抵消(successive cancellation,SC)译码算法,提出了一种基于整数操作的最小和译码算法。算法中信道输出值被均匀量化后再取整数,作为SC译码器的输入;节点更新使用最小和算法,更新过程不需要量化操作,直接使用信道输出值量化后的整数值。数值仿真结果表明,在信噪比小于4 d B时,译码性能与基于浮点运算的原始SC译码一致;当误比特率为10-5时,提出的算法与原始SC译码的信噪比相差0.2 d B。所提出的算法便于硬件实现,运算中变量的大小都用8比特整数表示。

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。

一种基于特殊节点并行译码的极化码译码算法

极化(Polar)码是5G中物理控制信道重要的信道编码方式。为了降低5G极化码译码时延,以满足更低时延的技术指标需求,文章研究基于特殊节点并行译码的极化码译码算法,提出一套新的特殊节点分类方法及其译码算法。与经典的基于FSCL(快速串行抵消列表)算法相比较,所提新算法在误码率性能上几乎与FSCL算法一致,且最终能在芯片上软实现,其在不同码率下的译码时延相比FSCL降低20%~30%,取得较好的译码时延效果。

极化码列表译码算法优化分析

极化码目前是5G通信技术中的信道编码之一。串行抵消列表译码算法是极化码中最受欢迎的译码算法之一。尽管现有的列表译码算法已经得到优化,但是算法中存在数据相同且未被更新的存储空间,造成存储空间的不必要开销,也增加了计算量。论文在原有算法的基础上对算法进行优化,有效节省存储空间,仿真表明,计算量也得到一定的降低。

分段CRC辅助极化码SCL比特翻转译码算法

极化码是一种被严格证明到达信道容量的信道编码方法。虽然串行抵消列表比特翻转(SCLF)译码算法可提高译码性能,但导致较高的译码复杂度。为降低译码复杂度,提出一种分段CRC辅助串行抵消列表比特翻转极化码译码算法。该算法在码字构造过程中,通过添加分段CRC校验,可提前终止翻转译码过程。在中短码长下,可显著降低极化码比特翻转译码复杂度。仿真结果表明,当L=8,Eb N0=1.5 dB时,与SCLF方法翻转2 bit译码算法相比,提出方法的译码复杂度可降低71.9%,同时获得较好的性能增益。

极化码特定码型的快速译码

在5G通信网络中,极化码作为一种高性能纠错码技术,应用于广播信道以及控制信道。针对极化码串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法存在冗余运算、译码时延过高的问题,在传统的串行抵消译码算法基础上,提出了对三种不同码型的快速译码方法,避免了对子节点的遍历,消除了冗余。通过理论分析该特定码型的快速译码方法,在不改变译码的误码率的条件下,这三种特定码型的时钟消耗从t-3、t-3、2t-5减小为1、1、2,大大降低了译码时延。

加权和码辅助的极化码SCL译码算法

为了进一步降低极化码串行抵消列表译码算法的译码时延,提出了一种加权和码辅助的串行抵消列表译码算法。采用加权和码级联极化码的编码方案,将加权和码产生的校验比特与信息序列一同输入极化码编码器进行极化码编码。加权和码辅助的串行抵消列表译码算法是在原始的串行抵消列表译码后,使用加权和码对候选路径依次校验,选择置信度最高且通过校验的路径作为译码输出。与广泛应用的循环冗余校验码相比,加权和码有一致的检错性能,并且其编译码硬件实现的时延低。仿真结果表明,加权和码辅助的串行抵消列表译码算法与循环冗余校验码辅助的串行抵消列表译码算法相比较,性能曲线基本重合,且在很大程度上降低了译码的校验时延。

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码,并且自适应地增加列表值,直到译码成功或列表值达到最大值时,算法结束。仿真结果表明,该算法能够降低译码复杂度且块误码率(Block Error Rate,BLER)性能几乎没有损失。

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。