极化码译码可靠性测度及应用

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:datou19881020
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极化码的核心是信道极化理论,并且已证明当码长无限长时,极化码可以达到信道容量。然而对于中短码长的极化码,由于信道极化不充分,使得译码出现错误,加之缺乏译码结果检测机制,使得错误不能够被及时发现,最终导致译码性能不理想。因此,可以通过找寻译码可靠性测度,及时发现译码错误并采取对应的措施,来进一步提高译码性能。本文主要的研究内容包括:(1)CRC是一种译码可靠性测度,为了进一步改善CRC辅助的串行抵消列表(CRC-aided successive cancellation list,CA-SCL)算法的性能,从优化CRC校验的角度出发,提出了基于关键集合的部分CRC校验辅助SCL的译码算法。CRC从监督全部信息位变成了只负责监督关键集合中的元素,其中关键集合是指极化码中位于重要位置的信息比特。由于减少了CRC监督的信息位数,可以提高算法中CRC的检错准确性,进而提高译码性能。仿真结果表明,极化码在误比特率为10-6时,部分CRC校验的方案较全局CRC校验方案可达到约0.5 d B的编码增益。(2)CRC本身并无纠错能力,它的加入还会占用部分可靠信道,使得用来传输信息比特的信道可靠性降低,针对此问题,研究了距离参数这种译码可靠性测度,并提出了基于距离参数的单比特翻转译码算法,取代原算法中的CRC。该算法中每次翻转一个比特后重译码将获得一条译码路径,其中翻转比特取自关键集合;设定翻转次数为T,则最终可获得+1条译码路径。分别计算每条译码路径重编码后对应的候选码字的距离参数值,择其最小值对应的译码路径为译码结果。仿真结果表明,极化码在误比特率为10-5时,基于距离参数的单比特翻转算法较基于CRC的单比特翻转算法可达到约0.2 d B的编码增益。(3)上述两种译码可靠性测度都需要额外计算,为了进一步降低复杂度,本文利用信道极化特性,提出了一种新的译码可靠性测度:冻结比特差异度。该测度在译码过程中能自动得到,无需进行额外计算,并将其应用在译码算法中,提出了基于的自适应译码算法。冻结比特差异度等于集合内译码结果不为0的元素数目,其中集合由精心选择的冻结比特构成,这些比特根据巴氏参数或者scaling exponent选择,前者可利用巴氏参数的简化算法快速获得。基于,提出了自适应SC-SCL译码算法。进行SC译码后,利用判断译码结果的可靠性,只有译码结果不可靠时,才触发SCL译码。仿真结果表明,在信噪比为4 d B时,SC-SCL算法最多仅有1%的几率触发SCL译码,译码复杂度较纯粹的SCL大为减少,而误比特率与纯粹的SCL译码持平。
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