【摘 要】
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极化(Polar)码是第一类被证明能够达到任意二进制离散无记忆信道(B-DMC)对称容量的信道编码方案,自它问世以来受到了学术界和工业界广泛的关注。由于其在有限码长下的纠错性能不尽人意,学者们提出通过级联一个外码的编码方案,使得Polar码的纠错性能得到提升,能够与现有最好的码,如低密度奇偶校验(LDPC)码、Turbo码相竞争。最小距离作为衡量Polar码性能的重要指标,直接影响了Polar码的
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极化(Polar)码是第一类被证明能够达到任意二进制离散无记忆信道(B-DMC)对称容量的信道编码方案,自它问世以来受到了学术界和工业界广泛的关注。由于其在有限码长下的纠错性能不尽人意,学者们提出通过级联一个外码的编码方案,使得Polar码的纠错性能得到提升,能够与现有最好的码,如低密度奇偶校验(LDPC)码、Turbo码相竞争。最小距离作为衡量Polar码性能的重要指标,直接影响了Polar码的纠错性能,尤其是在高信噪比(SNR)下的纠错性能。本文从最小距离的角度出发,旨在优化设计出能够提升级联Polar码最小距离的方案,从而提升级联Polar码的纠错性能。具体的工作内容可以概述为:(1)详细的介绍了信道极化现象和Polar码的编译码原理,然后介绍了几种经典的级联Polar码方案,并给出不同级联Polar码方案的仿真性能。(2)循环冗余校验(CRC)码作为外码的级联Polar码方案(级联CRC-Polar码),是一种经典的级联Polar码方案。由于CRC码可以消除Polar码中最小距离的码字,优化了Polar码的距离谱,从而使得级联CRC-Polar码具有良好的纠错性能。为了使得CRC码能够消除更多的最小距离码字,针对当前级联CRC-Polar码方案的不足之处,同时考虑Polar码的构造、CRC码优化以及CRC校验比特位置对级联CRC-Polar码的影响,优化设计了一种新的级联CRC-Polar码方案。在提出的方案中,部分码长下的级联CRC-Polar码最小距离得到提高,从而使得级联CRC-Polar码的纠错性能得到提升,尤其是在高信噪比下。(3)在实际应用过程中由于SCL译码算法的运算复杂度较高,导致算法的整体运算效率并不高而且存在一定时延。针对这一问题,学者们提出了多个CRC码级联Polar码的解决方案。这种方案通过改进的SCL译码算法,不仅能减小算法的存储空间和时延,还可以提供早停增益,从而提高了算法的效率。但是该方案也有一定的性能损失,针对这种情况,提出了两种可行的优化方案。第一种方案在优化CRC码的同时考虑了Polar码本身对性能的影响;第二种方案针对各段信息位集合产生最小距离码字数目不同的特点,对产生最小距离码字数目较多的信息位集合段用更长的CRC码进行保护。仿真结果显示,两种不同的优化方案在保留了原有的优势下,使得多个CRC码保护的级联Polar码纠错性能得到提升。
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