论文部分内容阅读
信道编码技术在无线移动通信系统中发挥着重要的作用，如何保证海量数据在互联网以及物联网传输中的高效性和准确性与高性能的信道编码技术息息相关。极化码（Polar Code）作为在理论上唯一被证明能达到香农极限的好码，凭借其无误码平层效应在众多信道编码技术中杀出重围。Polar码能达到更高的吞吐量和更快传输速率的要求，这对于5G（5th Generation of Mobile Communication）通信甚至于6G（6th Generation of Mobile Communication）通信的发展十分重要。
Polar码在中短码长时并不能将有效数据在信道中充分极化，导致其译码性能不够理想。极化码译码性能与极化信道也密切相关，受信道条件好坏影响较大。针对这些问题，论文主要研究内容如下：
①研究了非系统Polar码与RS（Reed Solomon）码的单级级联结构和多级级联结构，并比较了两者的优缺点，介绍了多级级联的过程，该过程为Polar码与RS码进行交织，即对于一个有效数据矩阵来说，按行进行极化编码，按列进行RS编码。
②针对非系统Polar码与RS码现有多级级联的译码复杂度高和性能较差等问题，重点研究了基于循环冗余校验码（CyclicRedundancyCheck，CRC）辅助的RS-Polar（ReedSolomon-Polar）级联码级联方案及其分段CRC码辅助方案。所提方案引入CRC码作为早期译码停止规则，牺牲了一定的编码效率，通过CRC校验提前挑选译码路径，可以提前停止SCL译码迭代操作，从而降低了译码计算复杂度。实验结果表明，所提的两种方案的性能都优于现有的多级级联结构，分段CRC辅助的RS-Polar级联结构复杂度低于其它两种结构，但是译码性能不及CRC辅助的级联方案。
③针对系统Polar码与RS码多级级联直接译码算法的复杂度高和性能较低等问题，提出了联合译码算法。该算法将极化码的BP译码算法和RS码的HDD-LCC（Hard-Decision Decoding based Low-complexity Chase）译码算法相结合，利用RS译码过程中产生的似然比作为Polar码BP译码算法的外信息进行修正判决，提高了译码的准确性。实验结果表明，该算法比直接译码算法在译码误码率为10-4时，有0.2dB的增益，并且有更低的复杂度。
④研究了上述级联结构与算法的应用范围，拓展了极化码的适用领域。论文研究的级联结构与译码算法在所有Polar码适用的范围内均适用。除了在5G的三大应用场景下以及平稳的信道外，其同样可以在非平稳的信道下进行极化编译码。
Polar码在中短码长时并不能将有效数据在信道中充分极化，导致其译码性能不够理想。极化码译码性能与极化信道也密切相关，受信道条件好坏影响较大。针对这些问题，论文主要研究内容如下：
①研究了非系统Polar码与RS（Reed Solomon）码的单级级联结构和多级级联结构，并比较了两者的优缺点，介绍了多级级联的过程，该过程为Polar码与RS码进行交织，即对于一个有效数据矩阵来说，按行进行极化编码，按列进行RS编码。
②针对非系统Polar码与RS码现有多级级联的译码复杂度高和性能较差等问题，重点研究了基于循环冗余校验码（CyclicRedundancyCheck，CRC）辅助的RS-Polar（ReedSolomon-Polar）级联码级联方案及其分段CRC码辅助方案。所提方案引入CRC码作为早期译码停止规则，牺牲了一定的编码效率，通过CRC校验提前挑选译码路径，可以提前停止SCL译码迭代操作，从而降低了译码计算复杂度。实验结果表明，所提的两种方案的性能都优于现有的多级级联结构，分段CRC辅助的RS-Polar级联结构复杂度低于其它两种结构，但是译码性能不及CRC辅助的级联方案。
③针对系统Polar码与RS码多级级联直接译码算法的复杂度高和性能较低等问题，提出了联合译码算法。该算法将极化码的BP译码算法和RS码的HDD-LCC（Hard-Decision Decoding based Low-complexity Chase）译码算法相结合，利用RS译码过程中产生的似然比作为Polar码BP译码算法的外信息进行修正判决，提高了译码的准确性。实验结果表明，该算法比直接译码算法在译码误码率为10-4时，有0.2dB的增益，并且有更低的复杂度。
④研究了上述级联结构与算法的应用范围，拓展了极化码的适用领域。论文研究的级联结构与译码算法在所有Polar码适用的范围内均适用。除了在5G的三大应用场景下以及平稳的信道外，其同样可以在非平稳的信道下进行极化编译码。