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北京邮电大学学报 2022年第5期45卷 54-59页

作者：张顺外夏子寒南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003

为实现绿色可靠通信,提出了基于无线信息与能量同传(SWIPT)技术的乘积极化(Polar)编码协作系统。首先,建立基于SWIPT的乘积Polar编码协作系统模型;其次,将Polar码作为乘积码的分量码构建乘积Polar码,分别在信源节点和中继节点对其行编... 详细信息

为实现绿色可靠通信,提出了基于无线信息与能量同传(SWIPT)技术的乘积极化(Polar)编码协作系统。首先,建立基于SWIPT的乘积Polar编码协作系统模型;其次,将Polar码作为乘积码的分量码构建乘积Polar码,分别在信源节点和中继节点对其行编码和列编码;最后,在目的节点提出一种低译码时延的两步译码算法,第一步对接收到乘积Polar码的码字矩阵分别进行串行相消(SC)译码与列SC译码,若第一步译码失败,则执行第二步译码,即将乘积Polar码的码字矩阵变换为单行Polar码,再SC译码。理论分析与仿真表明,相比点对点系统,基于SWIPT的乘积Polar编码协作大大降低了译码时延;与采用置信度传播译码算法的乘积低密度奇偶校验编码协作系统相比,所提系统误码性能更优。

关键词：无线信息与能量同传技术编码协作极化码乘积码

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基于SWIPT的Polar编码协作系统研究

基于SWIPT的Polar编码协作系统研究

引用

作者：夏子寒南京邮电大学

学位级别：硕士

Polar码是Arikan教授提出的一种新型信道编码,其核心思想在于信道极化理论,即利用极化出来的无噪信道传输有用信息,全噪信道用来传输冻结信息或不传信息。Polar码在理论上被证明能够达到二进制离散无记忆信道的信道容量。同时,其递归的... 详细信息

Polar码是Arikan教授提出的一种新型信道编码,其核心思想在于信道极化理论,即利用极化出来的无噪信道传输有用信息,全噪信道用来传输冻结信息或不传信息。Polar码在理论上被证明能够达到二进制离散无记忆信道的信道容量。同时,其递归的编译码结构降低了硬件资源复杂度。编码协作将信道编码和协作通信结合,可兼得编码和协作带来的增益。无线信息与能量同传（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）技术通过从射频（Radio Frequency,RF）信号中获得能量来实现信息和能量的同时传输,被广泛用来解决中继能量受限、系统生存时间制约等问题。论文围绕基于SWIPT的Polar编码协作系统展开研究,主要工作包括如下:1.我们研究了Polar码、协作技术和SWIPT技术的基础知识。在Polar码方面,我们解释了信道分裂和联合,详细介绍Polar码的构造方法以及Polar码编译码方法;协作上,我们介绍半双工、全双工条件下三种不同的协作方式,推导出在每种协作方式下互信息量的表达式;对于SWIPT技术,我们详细描述了四种不同接收机结构并阐明SWIPT技术的前沿性与优越性。2.我们建立了基于SWIPT的Polar编码协作系统模型。鉴于Polar码的Plotkin构造方法将一个长码分裂成两个短码,非常适用于编码协作场景,我们使用Plotkin构造方法联合设计信源节点和中继节点Polar码,并在目的节点对其进行联合串行相消（Successive Cancellation,SC）译码。理论分析和仿真结果表明,与传统点对点系统相比,基于SWIPT的Polar编码协作系统大大降低了系统中断概率;与采用随机低密度奇偶校验（Low Density Parity Check,LDPC）码的编码协作方案相比,在译码迭代次数低时所提方案误码性能更为优越。3.为了降低系统译码时延,我们将Polar码通过乘积码的方式构造、译码,建立基于SWIPT的乘积Polar编码协作系统模型,将Polar码作为乘积码的分量码构建乘积Polar码,分别在信源节点和中继节点对其行编码和列编码,并在目的节点提出一种低译码时延的两步译码算法,第一步对接收到乘积Polar码的码字矩阵分别进行串行SC译码与列SC译码,若第一步译码失败,则执行第二步译码,即将乘积Polar码的码字矩阵变换为单行Polar码,再SC译码。理论分析与仿真表明,相比点对点系统,基于SWIPT的乘积Polar编码协作大大降低了译码时延;与采用置信度传播（Belief propagation,BP）译码算法的乘积LDPC编码协作系统相比,所提方案误码性能更优。

关键词：无线信息与能量同传技术编码协作 Polar码 Plotkin构造乘积码

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