检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张志红中国计量大学

学位级别：硕士

极化码（Polar Codes）是现今被证明能够达到香农极限的纠错码,相比于LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）和Turbo码,它具有较低的计算复杂度和更加优异的编译码性能。自从2008年被土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授首次提出,极化... 详细信息

极化码（Polar Codes）是现今被证明能够达到香农极限的纠错码,相比于LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）和Turbo码,它具有较低的计算复杂度和更加优异的编译码性能。自从2008年被土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授首次提出,极化码具有的线性编译码性能吸引了很多信道编码领域专家的关注。目前,正在推进的5G通信标准中已经确定由极化码作为增强移动宽带场景的控制信道编码方案。相信在未来,极化码的应用将会涉及到更广泛的领域。极化码的构造基于信道极化现象,相应地它的编译码算法也是对应于信道极化的两个不同的步骤。在2011年,Arikan提出的系统极化码（Systematic Polar Codes,SPC）在相同的调制方式和信道条件下与非系统极化码（Non-Systematic Polar Codes,NSPC）相比具有更低的误码率。本文在研究系统极化码编码算法的基础上,提出了一种新的优化编码算法（Optimized Encoding Algorithm,OEA）。OEA算法的提出是基于极化码生成矩阵的迭代特性和其特殊的下三角结构,从生成矩阵的角度对编码算法进行优化。同时在本文中也证明了生成矩阵的特性可以拓展到任意码长任意码率的情况。通过矩阵分割和变换得到的零矩阵就是在编码过程中可以省略的计算步骤。本文提出的优化算法可以将编码计算复杂度从O（N3）降低到O（N2）,并且不会对误帧率与误码率产生影响。在码长为2048码率为0.5时,对系统极化码来说变换后的矩阵中可以完全表示的零元素的比例为58.5%。也就是说,在以后的硬件应用中可以节省至少一半的计算资源。目前,极化码的译码算法主要有SC（Successive Cancellation）译码算法和BP（Belief Propagation）译码算法两种。基于SC算法,分别对不同码长不同码率进行了仿真。仿真结果显示,码长越长码率越低,误码率越低,极化码的译码性能越好。本文以N（28）8为例,深入研究了SC译码算法在每个时钟周期的计算特点以及在每个时钟周期所用的计算单元类型。在研究SSC（Simplified Successive Cancellation）算法和SCL（Successive Cancellation List）算法的基础上,本文提出了一种低时延低复杂度的S-SCL（Simplified Successive Cancellation List）译码算法。在理论上证明,S-SCL算法既具有SSC算法的低计算时延也具有SCL算法的更加优异的译码性能。最后说明了极化码与LDPC码、Turbo码多模译码器的研究可行性。

关键词：极化码系统极化码编码算法生成矩阵 SC译码算法 SCL译码算法多模译码器

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级联极化码的编码设计及译码算法研究

级联极化码的编码设计及译码算法研究

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作者：李正杰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

极化码(Polar Codes)是Ariken于2009年提出的首个理论上被证明能在二元输入离散无记忆信道(Binary-Input Discrete Memoryless Channel,BI-DMC)中可达信道容量的信道编码技术,具有较低的编码复杂度和优良的纠错性能,已被采纳为5G控制信... 详细信息

极化码(Polar Codes)是Ariken于2009年提出的首个理论上被证明能在二元输入离散无记忆信道(Binary-Input Discrete Memoryless Channel,BI-DMC)中可达信道容量的信道编码技术,具有较低的编码复杂度和优良的纠错性能,已被采纳为5G控制信道上的标准编码方案。级联极化码的编码设计和译码算法一直是极化码的研究重点,不同的外码与极化码的级联有效地提升了极化码的可靠性,因此本文就级联极化码的编码设计和译码算法展开研究。首先,为了提高级联极化码的可靠性,本文基于Hash校验码级联极化码的方案,提出了两种分段CRC(Segmented Cyclic Redundancy Check,SCRC)码级联Hash极化码的新型编码设计,该设计采用分段CRC码和Hash校验码作为级联外码。分段CRC码在译码过程中校验并辅助路径度量,而Hash校验码在译码结束后对译码路径进行校验,这样的结合能显著降低译码的错误概率,提升译码性能。仿真结果表明,相比于CRC辅助的Hash极化码,本文提出的分段CRC码辅助的Hash极化码其误块率性能更优异。在高斯信道下,当码长为128,码率为1/2,误块率为10时,本文提出的新型编码设计比CRC辅助的Hash极化码获得了约0.25d B的增益。其次,从级联系统极化码(Systematic Polar Codes,SPC)的角度出发,在奇偶校验(Parity Check,PC)码级联CRC辅助的极化码的基础上,本文又提出了一种PC-CRC级联极化码的系统化编译码方法,简称PC-CA-SPC级联码方案,完成PC码与系统极化码的级联设计,扩展了极化码目前的级联方案。系统极化码有着比极化码更优异的误码率性能,因此,相比于PC码级联CRC辅助的极化码的设计方案,经过系统化编码的PC-CA-SPC码其性能更优异,误码率更低。在高斯白噪声信道下,当码长为128,码率为1/2,误码率为10时,本文提出的PC-CA-SPC级联码比PC码级联CRC辅助的极化码的设计方案获得了约0.12d B的增益,比CRC辅助的系统极化码有约0.35d B的增益。最后,虽然本文提出的PC-CA-SPC级联码编码方案提高了有限码长的性能,但其系统极化码的译码算法仍然采用PC辅助的逐次抵消列表(PC aided Successive Cancellation List,PC-SCL)译码算法,有着较高的复杂度。本文为降低系统极化码的译码复杂度,提出了系统极化码下(Under the Systematic Polar Codes,USPC)CRC辅助的快速SCL(Fast-SCL,FSCL)译码算法,简称USPC-CA-FSCL译码算法,该算法运用FSCL译码算法的原理结合系统极化码的结构来降低译码时间复杂度。仿真结果表明,相比于系统极化码下CRC辅助的SCL译码算法,USPC-CA-FSCL译码算法极大地降低了系统极化码译码的时间复杂度并且几乎没有性能的损失,在码长N=1024,码率R=1/2,信噪比E/N=2d B,列表长度L=16的条件下,译码的时间复杂度降低约78%。

关键词：信道编码极化码系统极化码级联极化码译码算法

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极化码码率兼容及其编译码算法的研究

极化码码率兼容及其编译码算法的研究

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作者：张旭杭州电子科技大学

学位级别：硕士

极化码是一种有效的纠错码,能够在离散无记忆对称信道中达到信道容量,自2009年提出以来,就受到了国内外学者的广泛关注和研究。与传统的编码方案相比,极化码具有编译码复杂度低、原理简单、性能优良等特点,因此成为了5G e MBB场景下的... 详细信息

极化码是一种有效的纠错码,能够在离散无记忆对称信道中达到信道容量,自2009年提出以来,就受到了国内外学者的广泛关注和研究。与传统的编码方案相比,极化码具有编译码复杂度低、原理简单、性能优良等特点,因此成为了5G e MBB场景下的信道编码方案,同时在光纤通信等领域也有着广泛的应用。然而,极化码在中短码长情况下的译码性能表现不佳;并且其源码构造的码长被限制在2的整数次幂,故需通过选择性删除技术如凿孔或缩短算法来对极化码进行删余,将其码长变为不受限的任意长度,以实现自适应码率码长即码率兼容的目的。因此,本文从极化码的码率兼容以及译码两方面展开研究,主要的创新如下:（1）针对极化码编码时码长受限的问题,提出了基于极化重量辅助的系统极化码缩短方案,该方案在满足极化码的缩短算法的基础上结合极化重量构造算法,并通过系统化的方式使极化码的性能得到提升。仿真分析的结果表明:在加性高斯白噪声AWGN（Addictive White Gaussian Noise,AWGN）信道下,本文提出的缩短方法性能相较于极化码的准均匀凿孔算法、系统极化码的准均匀凿孔算法、高斯近似辅助极化码的缩短算法、极化码的缩短算法都有明显的提升。当误码率为10-4时,本文提出的缩短算法相较于极化码的准均匀凿孔算法、系统极化码的准均匀凿孔算法、高斯近似辅助极化码的缩短算法、和极化码的缩短算法分别获得了约0.48dB、0.35dB、0.28dB、0.05dB增益。（2）在中短码长下,极化码的译码性能容易受到信道噪声和信道极化不完全等因素的影响,导致其出现错误译码。为了提高译码性能,本文提出了一种基于多比特翻转的串行消除列表译码方案,通过翻转错误译码比特的方式,在相同码长条件下提高译码的正确性,从而降低译码的误块率。仿真结果表明:本文提出的算法在误块率性能上明显优于SC（Successive Cancellation,SC）译码算法、SCL（Successive Cancellation List,SCL）译码算法、SCF（Successive Cancellation Flip,SCF）译码算法、CA-SCL（CRC-Aid SCL）译码算法、SCLF（Successive Cancellation List Flip,SCLF）译码算法,本文提出的算法具有最小的误块率。当误块率为10-3、码长N为512、列表宽度L为4、翻转集合元素的个数T为64时,相比于SC、SCL、SCF、CA-SCL、SCLF译码算法分别获得了约1.50 dB、0.90dB、0.70dB、0.65dB、0.60 dB的增益。另外在此基础上,又提出了一种精准度量值下的极化码多比特翻转串行消除译码算法,该算法兼顾了对数似然比和信道的可靠性,用新的度量值对CS（Critical Set,CS）进行排序,在译码需要翻转时,对CS中的元素进行翻转,进而使极化码的译码性能得到更好的提升。仿真结果表明:当BLER为10-3,码长N为1024、码率R为0.5、T为16时,提出的算法与SC译码算法和SCF译码算法相比分别获得了约0.47dB和0.08dB的增益。

关键词：极化码系统极化码码率兼容多比特翻转

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极化码编译码研究

极化码编译码研究

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作者：叶浩北京邮电大学

学位级别：硕士

极化码(Polar codes)作为一种新兴的信道编码方案,自2009年由***提出以来,就一直受到学术界的广泛关注。Polar码以信道极化现象为理论基础,能够通过严格的数学证明可以达到香农极限。此外,Polar码的编码和在连续消除(SC)译码算法下的译... 详细信息

极化码(Polar codes)作为一种新兴的信道编码方案,自2009年由***提出以来,就一直受到学术界的广泛关注。Polar码以信道极化现象为理论基础,能够通过严格的数学证明可以达到香农极限。此外,Polar码的编码和在连续消除(SC)译码算法下的译码复杂度均较低,仅为O(NlogN),其中N为码长,而且其编码结构非常简单规则。尽管理论上Polar码被证明具有容量可达性,但这是建立在码长非常长的前提下,其在中短码长下的性能并不理想,这在很大程度上限制了 Polar码在实际应用中的推广。因此,本文主要关注和研究Polar码的性能改善,同时对其在图像无失真传输系统中的应用进行研究。首先,本文概述了论文的选题背景及意义,并对信道极化现象以及Polar码生成矩阵的构造、信息位的选取以及编译码算法进行了详细阐述与分析。其次,提出了一种基于系统Polar码与重复累积(RA)码的新型级联方案。该级联方案分别以RA码和系统Polar码为内、外码,并辅助使用交织编码来提高级联码的抗突发性错误的能力。本文详细给出了该级联方案的设计与实现,并给出了性能仿真结果。最后,对Polar码在图像无失真传输中的应用进行了研究。利用Polar码对在加性高斯白噪声(AWGN)信道中传输的图像进行重建与恢复。同时将本文设计的系统Polar-RA码级联方案也应用到图像无失真传输中,并与非系统Polar码在同等条件下进行仿真对比,对该级联方案的性能作进一步的验证。

关键词：系统极化码重复累积码级联码图像无失真传输

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极化编码调制中的概率成形研究

极化编码调制中的概率成形研究

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作者：王聪意华侨大学

学位级别：硕士

极化码因其低复杂度的构造方式和优秀的纠错能力而受到广泛关注。在频谱资源稀缺的未来通信中,等概率高阶调制性能无法达到香农限,而概率成形技术能够弥补由等概率调制信号引起的性能损失,因此利用概率成形来改善极化编码调制系统的性能... 详细信息

极化码因其低复杂度的构造方式和优秀的纠错能力而受到广泛关注。在频谱资源稀缺的未来通信中,等概率高阶调制性能无法达到香农限,而概率成形技术能够弥补由等概率调制信号引起的性能损失,因此利用概率成形来改善极化编码调制系统的性能,提升系统容量是十分必要的。本文基于极化码在不同编码方案下的特性来设计概率成形方案,同时考虑到编码调制系统之间的构造差异,本文对概率成形与调制系统的结合方案进行了研究。论文的主要研究工作包含以下几方面:(1)介绍极化码的基本原理,包括极化码的编码原理以及其对应的虚拟子信道的可靠度计算方法。随后介绍极化码的编码算法和常用的译码算法。(2)提出一种低复杂度的概率成形方案,即比特分类分布匹配算法。该算法基于可复现的伪随机二进制序列与设定的特殊规则进行比特挑选,进而映射生成具有理想概率分布的传输符号。仿真结果表明,该算法可以提供优异的比特保护能力,提高系统的性能。此外,本文利用概率成形所引入的星座点不等概率特性,提出一种基于不等概星座的最大后验概率解调算法,更为精准的计算符号和比特似然比,仿真表明,该算法相较于传统解调算法可以有效改善系统性能。(3)重新设计多层编码调制系统中的映射,并基于此提出一种包含比特权重分布匹配算法的极化编码调制成形系统。该系统将信源序列划分为若干子序列,独立进行信源概率感知,通过比特反转操作调整信源序列中比特“0”的权重,之后利用系统极化编码以保护成形码字的概率特性,最终在多层编码调制系统中实现调制符号概率的高斯渐进分布。仿真结果表明,在该算法和系统极化码编码器的联合设计下,多层极化码编码调制系统具有更加优异的性能。

关键词：系统极化码编码调制概率成形多层编码调制

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基于Polar码的速率兼容调制技术研究

基于Polar码的速率兼容调制技术研究

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作者：彭彬国防科技大学

学位级别：硕士

在现代通信系统中,速率自适应技术和信道编码技术是提高无线通信传输有效性与可靠性的重要手段。速率兼容调制（rate compatible modulation,RCM）是一种新颖的速率自适应技术。RCM可以不需要信道状态信息的反馈,就能主动匹配信道条件... 详细信息

在现代通信系统中,速率自适应技术和信道编码技术是提高无线通信传输有效性与可靠性的重要手段。速率兼容调制（rate compatible modulation,RCM）是一种新颖的速率自适应技术。RCM可以不需要信道状态信息的反馈,就能主动匹配信道条件的变化,实现平滑的速率逼近。Polar码是基于信道极化原理提出的一种新型信道编码,已被严格证明可逼近信道容量,且具有较低的编译码复杂度和固定的编译码结构等优点。为了对抗RCM传输过程中信道的干扰,确保通信的可靠性,本文在分析RCM、Polar码和系统Polar码的基础上,提出一种Polar码与RCM联合设计,对其联合译码算法和校验位权重优化进行深入研究,主要工作如下:1.由于RCM在低信噪比环境中的传输性能急剧下降,阻碍其在实际通信系统中的广泛使用。本文研究了Polar码与RCM级联设计,并对其性能进行仿真分析,发现Polar-RCM级联设计方法能有效地提升RCM在低信噪比环境下的传输性能。2.针对Polar-RCM级联设计的译码算法不能充分利用对数似然比信息的问题,本文提出了一种高效联合迭代译码算法。通过分析中间变量节点在译码时产生的对数似然比信息的有效性,设计了能循环利用有效对数似然比信息的联合迭代译码算法,降低了译码复杂度,大幅提高了译码效率。3.基于系统码能将信息位与校验位分离的性质,对系统Polar码与RCM的级联设计进行优化,通过分析校验位对应的映射矩阵权重集对级联设计的影响,提出基于系统Polar码的RCM校验权重调整方法。传统的Polar码级联设计只能提高RCM在低信噪比下的性能,而基于系统Polar码的RCM校验权重调整方法既能提高RCM在低信噪比下的性能,也使得中高信噪比下的性能得到增强。4.针对无线通信的特点,对其可能受到的干扰攻击行为进行了分析,根据本文提出的Polar-RCM校验权重调整方法,设计了一种自适应无速率通信机制,应用到抗干扰通信中。它不需要对干扰进行检测,能随着干扰概率和频率的变化,通过自适应调整映射矩阵对应权重集抵御干扰。仿真实验结果表明,自适应无速率通信机制可有效抵御干扰攻击,且获得了较高的传输性能。

关键词：速率兼容调制极化码对数似然比信息系统极化码映射矩阵

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一种提高Turbo极化码译码性能的方法

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宁德师范学院学报（自然科学版） 2019年第3期31卷 251-256,267页

作者：陈国泰廖延初李金赐张赛男吴红霞李娟娟张宏无损检测技术福建省高校重点实验室福建福州350300 福建师范大学福清分校电信学院福建福州350300

针对Turbo极化码译码可能存在某些比特位无法将候选码集分为两个集合的问题,改进LiuZ等采用软串行抵消列表算法进行极化译码的处理方法,采用可估计的外部软信息绝对值的均值作为比特的外部软信息绝对值,并在外部信息输入到下个阶段迭代... 详细信息

针对Turbo极化码译码可能存在某些比特位无法将候选码集分为两个集合的问题,改进LiuZ等采用软串行抵消列表算法进行极化译码的处理方法,采用可估计的外部软信息绝对值的均值作为比特的外部软信息绝对值,并在外部信息输入到下个阶段迭代前,利用乘性因子对外部信息的作用进行控制.仿真结果表明,改进后的Turbo极化码译码方法,在块错误率为10-3处性能提高了0.2dB以上.

关键词： Turbo码系统极化码串行抵消算法列表译码

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基于eMBB、mMTC、uRLLC场景的第五代移动通信方法研究

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智能计算机与应用 2019年第6期9卷 13-20,23页

作者：陈虹旭李菲李晓坤邵娜郑永亮杨磊黑龙江恒讯科技有限公司国家博士后科研工作站哈尔滨150090 黑龙江大学哈尔滨150080

由于极化码在5G标准化中起到的重要作用,本文基于第五代移动通信在三大场景的关键技术方法,研究了系统极化码在联合信源信道编码中的使用,并通过网络传输,对数据压缩量进行研究。结果表明,系统极化码可以实现分布式压缩,其速率接近理论... 详细信息

由于极化码在5G标准化中起到的重要作用,本文基于第五代移动通信在三大场景的关键技术方法,研究了系统极化码在联合信源信道编码中的使用,并通过网络传输,对数据压缩量进行研究。结果表明,系统极化码可以实现分布式压缩,其速率接近理论界限,对于较弱的压缩和较长的块长度可以降低误码率,同时对于更强的压缩和更短的块长度,可以更好地减小传输中发生的错误。

关键词：第五代移动通信 eMBB uRLLC mMTC 系统极化码

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极化码的编码构造

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电视技术 2018年第6期42卷 36-40,57页

作者：叶铭李晖童强海南大学信息科学技术学院海南海口570228 海南省海洋通信与网络工程技术研究中心海南海口570228

为了丰富极化码的编码构造理论,分析了极化码生成矩阵中与核矩阵密切相关的置换矩阵,论证置换矩阵所起的具体作用并给出了其具体形式,发现了置换矩阵内在的排列规律。介绍了系统极化码的两种编码方法,仿真结果表明系统极化码与非系统极... 详细信息

为了丰富极化码的编码构造理论,分析了极化码生成矩阵中与核矩阵密切相关的置换矩阵,论证置换矩阵所起的具体作用并给出了其具体形式,发现了置换矩阵内在的排列规律。介绍了系统极化码的两种编码方法,仿真结果表明系统极化码与非系统极化码具有相同的误帧率性能,但系统极化码的误比特率性能更好。

关键词：极化码编码构造置换矩阵核矩阵系统极化码

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一种两级Polar码串行级联算法研究

引用

通信技术 2016年第2期49卷 135-138页

作者：吴东升刘爱军张应宪张青双解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007

极化码(Polar)作为目前唯一一种从理论上证明了能够达到香农(Shannon)极限的码字,且编译码复杂度低,已成为编码领域的一大研究热点。然而,受信道极化速度的限制,有限码长的Polar码性能劣于当前应用比较成熟的LDPC码,Turbo码等。基于此,... 详细信息

极化码(Polar)作为目前唯一一种从理论上证明了能够达到香农(Shannon)极限的码字,且编译码复杂度低,已成为编码领域的一大研究热点。然而,受信道极化速度的限制,有限码长的Polar码性能劣于当前应用比较成熟的LDPC码,Turbo码等。基于此,提出了基于两级极化的级联编码方案,并针对该编码方案采用了改进的译码算法,实现了有限码长Polar码的性能提升。仿真结果显示,性能提升约0.3 d B。文章的研究成果将为提升有限码长Polar码性能开辟一条有效途径。

关键词：有限码长系统极化码两级极化码改进的译码算法

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