【摘 要】
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极化码作为编码领域最年轻的编码方案,同时也是目前唯一被严格证明可以达到信道容量的信道编码方案,已入选5G移动通信的控制信道编码标准。近年来极化码以其完备的理论支撑、新颖的编码构造方法以及优良的译码性能迅速引起了广大学者的关注,成为了编码领域的一大研究热点。现存的极化码的软输出译码算法有置信传播(BP)译码算法和软消除(SCAN)译码算法,BP译码算法具有天然的并行特性,在降低时延提高吞吐量性能上具
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极化码作为编码领域最年轻的编码方案,同时也是目前唯一被严格证明可以达到信道容量的信道编码方案,已入选5G移动通信的控制信道编码标准。近年来极化码以其完备的理论支撑、新颖的编码构造方法以及优良的译码性能迅速引起了广大学者的关注,成为了编码领域的一大研究热点。现存的极化码的软输出译码算法有置信传播(BP)译码算法和软消除(SCAN)译码算法,BP译码算法具有天然的并行特性,在降低时延提高吞吐量性能上具有一定的优势,SCAN译码算法则具有硬件实现简单的特点。但是当前BP和SCAN译码算法的误码性能较差,无法满足实际通信需求。因此本文对极化码的BP和SCAN这两种软输出译码算法进行研究,提出了基于这两种软输出算法的改进算法,主要研究成果包括以下几个方面:一.以极化码BP译码算法为基础,利用深度学习中的全卷积神经网络(FCN),针对更切合实际的加性高斯色噪声(ACGN)场景提出了BP-FCN-BP级联译码器。给出了BP-FCN-BP级联译码器所在的系统模型,对系统模型中具有物理意义的ACGN信道进行建模,并搭建级联译码器中的FCN模型,基于ACGN信道训练好FCN模型后,通过级联的方式得到BP-FCN-BP译码器。基于ACGN信道对本文提出的BPFCN-BP级联译码器的误码性能进行验证,仿真结果表明本文提出的BP-FCN-BP译码器对ACGN信道下误码性能的提高有很大的帮助,且该译码器具有一定的通用性和泛化性。二.以极化码SCAN译码算法为基础,基于加性高斯白噪声(AWGN)信道提出了四种基于关键集(CS)集合翻转(Flip)的软消除迭代译码算法SCAN-Flip:SCAN-Flip R、SCAN-Flip L、SCAN-Flip RL和SCAN-Flip-List。介绍了极化码的SCAN译码算法并给出了其伪代码,同时与BP译码算法进行对比,总结了两种软输出译码算法的相似和不同之处。基于AWGN信道对本文提出的四种基于CS集合翻转的SCAN-Flip算法进行误码性能和平均归一化复杂度(ANC)的仿真实验,仿真验证了这四种SCANFlip算法相对于传统SCAN算法都有一定的增益,且随着信噪比的增加,其带来误码性能上的改进更加明显,但是其ANC更加接近于传统的SCAN译码算法,因此仿真说明SCAN-Flip算法在高信噪比下具有一定的应用前景。
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