Polar Code编译码算法的优化及仿真
发布时间：2020-11-09 05:03
香农于1948年将信道编码理论提出以后,为使信道传输速率能够达到该理论提出的香农限,相关学者展开积极的探索。一些编码方案(如LDPC码和Turbo码)已经呈现出优异的性能,离香农限仅有0.1dB的差距。Erdal Arian于2009年提出极化码,该编码方案从理论上被严格证明能够达到香农限,引起了信道编码领域学者的关注。极化码凭借着优异的性能,表现出广阔的应用前景。极化码在编码位数很长的情况下能呈现出良好的性能,然而在短码字的情况下,译码性能并不理想。迫于此种情况,必须对极化码译码性能进行优化。本文针对极化码编译码性能展开研究,并着重讨论其译码性能。本文的主要工作如下:1.对于信道极化现象,分析信道结合和分裂的过程。在此基础上,进一步阐述极化码编码原理,给出生成矩阵的推导和信道可靠性估计的准则。对极化码的SC译码算法和BP译码算法进行原理概括。2.详细分析SC译码算法,指出译码不足。基于冻结比特位分析,通过对信息比特位选取方案的改进,可以有效降低该译码算法的延迟性。3.分析了Polar-LDPC级联方案的优势,指出方案的可行性,阐述改善极化码译码性能的原理。基于提出的级联结构,给出算法步骤,并通过软件仿真验证该方案的有效性。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
图 2.4 刪除率 0.5的 BEC 信道对称容量( )( )iNI W 极化图10i 1,..., N 2步地，在经过102 、162 、222 次联合分裂极化操作后，可以直接观测到各个子信不一致的具体情况。可以说明的是，编码位数 N 的不断增加，子信道中信道容道数目占总信道的一半，所占比例由 BEC 信道的具体情况而定，文章所用信道数为 。可靠性估计.1 节中，已详细阐述极化现象，着重分析其极化现象发生的条件，以及极化现使得极化现象明显。极化码编码是基于上述信道极化现象来构建的，但是究竟极化子信道中信道容量趋近于 1的信道是一个需要考虑的重要问题。尽管在式（出如何计算信道容量的方法，与此同时该参数意味着在信道W 实现可靠通信传论上所能达到的极限通信传输速率，但是在实际的编码过程中，既要要求信道
图 3.4 改进后 SC 译码算法仿真（N=1024）将单比特翻转算法作为改进 SC 译码阶段的译码补偿方案。图 3.4 的仿真结果表明，随比特位转换位数增大而趋于线性比例下降。通过单比特翻转算法的引入，译码性允许了冻结比特位转换为信息比特位，使译码输出更加可靠。章小结于分析极化码编码中的冻结比特位置，将其中的一些特定的信息位和冻结比特位进换，实现新的混合比特方案。根据传统 SC 译码算法结构，减少其中的译码冗余计算码延迟。算法改进的本质是通过牺牲较低的误码率性能来换取大幅度的减少译码延消单比特翻转译码算法的引入，可以有效的进行译码补偿，降低误码率。现阶段寻译码补偿手段值得进一步展开深入研究。
图 4.8 AWGN 信道Polar LDPC级联码译码性能曲线图上图仿真表明，该 码级联方案对极化码的译码性能优化是有所体，主要有两点：）两种码字优势的互补。对于极化码而言，其优异的性能迫于自身的编码结构规法的内在机制，要想达到可以在实际传输系统中低标准的误码率，那么则需要噪比用以条件保证。该方案为了将信道容量达到香农限，码长必须大幅度增加是码长的增加，虽然可以一定程度上带来误码率的降低，但该实现方式并不能。极化码缺陷的本质在于对短码并不友好，性能优势得不到体现。信噪比达到LDPC 码字有着错误平层效应，误码率不再随着信噪比的提高而降低。主要是anner图相关性质的连通性太差，译码错误发生，进而导致后续码字也不能正常译整体结合来看，LDPC 对信噪比参数的要求并不高，而极化码的 Tanner 图有着果。两种码字的级联结构，有效的整合了两种码字的优点，使得传输性能得到
【参考文献】
本文编号：2875929
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
图 2.4 刪除率 0.5的 BEC 信道对称容量( )( )iNI W 极化图10i 1,..., N 2步地，在经过102 、162 、222 次联合分裂极化操作后，可以直接观测到各个子信不一致的具体情况。可以说明的是，编码位数 N 的不断增加，子信道中信道容道数目占总信道的一半，所占比例由 BEC 信道的具体情况而定，文章所用信道数为 。可靠性估计.1 节中，已详细阐述极化现象，着重分析其极化现象发生的条件，以及极化现使得极化现象明显。极化码编码是基于上述信道极化现象来构建的，但是究竟极化子信道中信道容量趋近于 1的信道是一个需要考虑的重要问题。尽管在式（出如何计算信道容量的方法，与此同时该参数意味着在信道W 实现可靠通信传论上所能达到的极限通信传输速率，但是在实际的编码过程中，既要要求信道
图 3.4 改进后 SC 译码算法仿真（N=1024）将单比特翻转算法作为改进 SC 译码阶段的译码补偿方案。图 3.4 的仿真结果表明，随比特位转换位数增大而趋于线性比例下降。通过单比特翻转算法的引入，译码性允许了冻结比特位转换为信息比特位，使译码输出更加可靠。章小结于分析极化码编码中的冻结比特位置，将其中的一些特定的信息位和冻结比特位进换，实现新的混合比特方案。根据传统 SC 译码算法结构，减少其中的译码冗余计算码延迟。算法改进的本质是通过牺牲较低的误码率性能来换取大幅度的减少译码延消单比特翻转译码算法的引入，可以有效的进行译码补偿，降低误码率。现阶段寻译码补偿手段值得进一步展开深入研究。
图 4.8 AWGN 信道Polar LDPC级联码译码性能曲线图上图仿真表明，该 码级联方案对极化码的译码性能优化是有所体，主要有两点：）两种码字优势的互补。对于极化码而言，其优异的性能迫于自身的编码结构规法的内在机制，要想达到可以在实际传输系统中低标准的误码率，那么则需要噪比用以条件保证。该方案为了将信道容量达到香农限，码长必须大幅度增加是码长的增加，虽然可以一定程度上带来误码率的降低，但该实现方式并不能。极化码缺陷的本质在于对短码并不友好，性能优势得不到体现。信噪比达到LDPC 码字有着错误平层效应，误码率不再随着信噪比的提高而降低。主要是anner图相关性质的连通性太差，译码错误发生，进而导致后续码字也不能正常译整体结合来看，LDPC 对信噪比参数的要求并不高，而极化码的 Tanner 图有着果。两种码字的级联结构，有效的整合了两种码字的优点，使得传输性能得到
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 尤肖虎;潘志文;高西奇;曹淑敏;邬贺铨;;5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J];中国科学:信息科学;2014年05期
本文编号：2875929
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