基于单调排序与并行选择的连续删除堆栈译码器的硬件实现

极化码得益于其较低的复杂度和灵活的构造,成为了当今最为流行的信道编码方式。然而,与其他信道编码的译码算法相比,极化码中的连续删除(Successive Cancellation, SC)译码算法的性能较差。为了解决这一问题,连续删除列表(Successive Cancellation List, SCL)、连续删除堆栈(Successive Cancellation Stack, SCS)等基于连续删除译码的改进算法问世,并显著地改善了其纠错性能。其中,连续删除堆栈译码算法是以更高的复杂度为代价的,特别是在路径选择过程中。本文提出了一种新型的路径选择硬件架构,该架构通过对路径信息分组存储,用分组单调排序与并行比较相结合的策略进行最优路径选择,降低了硬件资源消耗的同时提高了路径选择的硬件效率。最后在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)上实现了该架构,硬件实现结果验证了本文提出的架构与现有的SCS译码器拥有相近的纠错性能的同时,整体资源开销在查找表(Look Up Table, LUT)、寄存器(Register)和块随机存储器(Block Random Access Memory, BRAM)上分别减少了24.06%,56.42%和39.29%,吞吐率提高了24.38%。

一种低时延极化码列表连续删除译码算法

为进一步降低译码时延,提出一种基于路径复用的低时延自适应列表连续删除译码算法。针对不同列表连续删除译码间存在重复路径的现象,采用基于CRC校验的重复路径复用的译码方案。仿真结果表明,与传统CA-SCL算法以及AD-SCL算法相比,该译码算法能够在信噪比较低的信道中保持较高的译码性能,并获得更低的译码时延。

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。

极化码连续删除算法的改进

提出一种改进的连续删除算法,通过添加监督节点来改善译码性能。具体的,根据发送序列里节点类型的不同,添加固定监督节点和信息监督节点来加强信息传输的可靠度,以提高译码的精度。仿真结果表明,与原始的连续删除算法相比,改进算法通过增加监督节点译码的计算量,从而提高了其译码的性能。

改进的连续删除列表译码算法研究

极化码具有规则的编码方式、较好的纠错性能,成为当前纠错码领域的研究热点。连续删除列表译码算法(SCL)是一种有效的极化码译码算法。通过对SCL算法进行分析与仿真,即通过在SCL译码算法中基于对数似然比LLR和路径度量值设置两个阀值,获取影响SCL译码算法复杂度的主要因素,进而对SCL译码算法进行改进和优化。仿真结果表明,所改进的SCL算法可大幅度降低计算复杂度,速度是原SCL译码的近20倍。

基于预译码的极化码最大似然简化连续消除译码算法

针对极化码译码串行输出造成较大译码时延的问题,该文提出一种基于预译码的最大似然简化连续消除译码算法。首先对译码树节点存储的似然值进行符号提取并分组处理,得到符号向量组;然后比较符号向量组与该节点的某些信息位的取值情况,发现向量组中储存的正负符号分布规律与该节点的中间信息位的取值具有一一对应的关系;在此基础上对组合码中间的1～2 bit进行预译码;最后结合最大似然译码方法估计组合码中的剩余信息位,从而得到最终的译码结果。仿真结果表明:在不影响误码性能的情况下,所提算法与已有的算法相比可有效降低译码时延。

简化的极化码译码算法

极化码是目前唯一可以从数学角度证明达到香农极限的纠错编码技术。但是传统的译码算法、连续删除(SC)译码和连续删除列表(SCL)译码算法复杂度较高,使得译码过程有较大译码延时。经过研究译码算法的原理和特点,证明部分节点的译码运算是冗余,提出了SC译码和SCL译码简化算法。证明了简化的译码算法在保证译码性能不变的前提下,显著降低了译码的复杂度。

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。

信道极化与极化码的研究进展与展望

Turbo码、LDPC码等编码技术虽然具有优越的纠错性能,但其编译码的理论基础尚不完备。而极化码由于利用了序列互信息链规则,具有丰富的代数结构与优秀的分析特性,故掀起了理论研究的热潮。综述了信道极化原理,分析了其能够达到优异性能的原因,总结了极化码目前的研究成果,指出了未来需要解决的一些关键问题。这些分析和结论对进一步研究极化码提供了理论基础和新思路。

Polar Codes多比特同时判定高输出SC算法研究

polar codes具有丰富的代数结构和优秀的分析特性,具有明确的编码方法和译码算法,但是其连续删除译码算法由于采用串行按位译码的方法,从而导致整体译码时间较长。利用改进的路径度量值计算方法减少了SC译码器判定的次数,从而使得整体的译码时间大大降低,提高了原SC算法测输出。实验数据表明该方法不仅拥有较低的译码时间,同时还能获得更好的性能。

基于SCL译码复杂度的改进算法设计

连续删除列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法在低信噪比条件下具有很大优势,但是其对运行速度和存储空间的要求较高,且算法复杂度在不同信噪比条件下基本一致。基于SCL译码算法的这一特点,提出了基于SCL算法复杂度的改进算法。通过人为设置最大似然比和路径两个参数,使得新算法能够有较低的译码算法复杂度,减少译码时间,同时保证较低的误码率。最后,通过仿真得到了一组最优工作点,使得新算法的性能非常接近于SCL译码性能,且随着信噪比的增加,复杂度明显降低。

基于BEC故障模型下的极化码SC译码算法研究

为减少在实际的硬件实现过程中极化码连续删除(SC)译码由于自身硬件因素引发的译码错误,构造了一个简单的基于二进制删除信道(BEC)的故障模型,在该模型下在任何码元速率下都不可能实现完全可靠的通信。针对此故障模型,提出了一种非均匀错误保护方案,并通过仿真验证,表明该方案在可忽略的硬件开销的情况下,显著地改善了连续删除译码在故障二进制删除模型下的译码性能。

基于树图剪枝的极化码译码简化算法

极化码是一种在二元对称信道下能够逼近香农限的信道编码,但其经典译码算法连续删除(successive cancellation,SC)译码和置信传播(belief propagation,BP)译码的复杂度较高,使得译码过程具有较大的计算复杂度和译码时延。对极化码译码过程的树图建模分析并对节点分类,证明了树图中部分节点对应的译码运算是冗余的。由此设计了树图剪枝的简化译码算法,在保证误码性能不变的前提下,明显降低了现有译码算法的计算复杂度。仿真结果证明,简化后SC译码和BP译码的译码复杂度较原始算法分别降低了36%~65%和41%~67%。

分组码级联极化码

为提升极化码译码性能,提出一种级联极化码方案.采用经典分组码作为外码,极化码作为内码.选择所在子信道置信度较低的信息比特进行外码编码,将编码产生的校验比特放置在置信度最高的几个子信道位置上,再将这些校验比特与要传输的信息比特一起进行极化码编码.利用外码产生的校验比特有效地提升了极化码的译码性能.同时给出修正的连续删除列表译码算法,在原始的连续删除列表译码器译码结束后,将译码器列表中每一条译码结果所包含的校验比特分别进行校验,选择正确率最高且可通过校验的一条译码结果作为最终输出.仿真结果显示,在码长为128、误帧率为10-2时,与循环冗余校验辅助的极化码方案相比,级联极化码方案有0.25dB的增益.

数字调制下的极化码译码性能分析

在研究了针对极化码而提出的连续删除列表译码原理的基础上,探讨了在常用数字调制下极化码译码性能。通过Matlab完成多种调制系统下的仿真,并对它们进行比较、分析,以便理解其优缺点及适用场合,实验结果表明,上述调制方式以较低的代价在不同程度上改进了极化码的译码性能,为后续的应用研究提供参考。

基于二进制对称信道的极化码研究

现有极化码构造方案仅适用于二进制删除信道和加性高斯白噪声信道。为此,研究极化码在二进制对称信道(BSC)的构造方案。分析BSC中的极化码构造方式和编译码算法原理,利用连续删除译码算法对极化码在BSC中的纠错效率进行测试。仿真结果表明,蒙特卡罗法构造的极化码相对于巴氏参数法构造的极化码具有较好的纠错效率。

磁记录中极化码低复杂迭代SCAN译码算法研究

通过对连续删除译码算法和置信传播译码算法原理的研究,针对软删除译码算法提出了具有较低译码复杂度和空间复杂度的改进算法。与原软删除译码算法相比,提出的算法可减少译码过程中的浮点运算量,并能减少因子图中为每列节点分配的存储空间,同时具有更快的收敛速度。仿真结果表明,与连续删除译码算法、置信传播译码算法以及原软删除译码算法相比,提出的算法具有更好的译码性能。

运用复杂网络方法分析城市道路网的鲁棒性

道路网的鲁棒性分析有助于预防或者降低恐怖袭击、自然灾害以及交通拥堵造成的损失。从开放街道地图上获得世界范围内的50个城市道路网,沿用复杂网络鲁棒性分析方法,运用连续删除模型和级联模型对以道路链相交关系表示的城市道路网进行了鲁棒性分析,同时对路网的鲁棒性与其拓扑模式间的关系进行了探讨。研究发现,对于路网的鲁棒性,运用连续删除模型和级联模型所得到的鲁棒性结果存在差异。其中,连续删除模型的道路网鲁棒性普遍较差;而级联模型的鲁棒性,不同路网之间的差别较大;对于同一模型下的度策略和介数策略,介数策略的破坏性大于度策略。对于路网鲁棒性与其拓扑模式的关系,在连续删除模型下,路网鲁棒性与度相关性呈现显著正相关,无标度与非无标度的路网鲁棒性有差异;在级联模型下,路网鲁棒性与度相关性不相关,无标度与非无标度的路网鲁棒性差异不显著。