【摘 要】
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信道编码能提高信道通信系统传输信号的可靠性,在信息论的基础上,性能优秀的信道编码能够增加信道增益并使码率接近信道容量。2007年,Arikan Erdal基于信道极化的理论,提出的一种
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信道编码能提高信道通信系统传输信号的可靠性,在信息论的基础上,性能优秀的信道编码能够增加信道增益并使码率接近信道容量。2007年,Arikan Erdal基于信道极化的理论,提出的一种名为极化码的信道编码方法。在理论上,它能够达到信道容量,并且拥有较低复杂度的编译码算法。本文系统地阐述了极化码的基本原理——信道极化理论。多个独立的信道通过信道极化,其比特信道将会逐渐趋于两种状态,无噪比特信道和全噪比特信道,极化码的构造就是通过无噪比特信道来传输有效信息,通过全噪比特信道传输冻结信息,这样既可提高传输速率,又能够保证可靠性。常用的极化码译码算法有置信度传播(BP)算法和Arikan提出的连续消除(SC)译码算法,本文在SC译码的基础上提出连续删除栈(SCS)和连续删除列表(SCL)这两种改进的译码算法。通过仿真分析,在性能方面,可知SCS算法和SCL算法具有相同的译码性能,此两种算法都能够逼近最大似然算法的性能。在复杂度方面,SCS译码的复杂度略低于SCL译码:SCS译码的复杂度是O (DN),是SC译码的D倍,且受制于栈的最大深度,同时在高信噪比条件下性能接近SC译码;SCL译码的复杂度则是O(LN log N)。为了进一步分析BP译码,SC译码和SCL译码的性能差异,将极化码应用于图像传输系统。通过对传输256*256灰度图像的仿真实验,可以发现,在二进制高斯白噪音(BAWGN)信道下,随着信噪比的增加,信道的性能都逐渐转好。当信噪比大于3dB时,都可较高质量的传输图像。经过对BER,FER和PSNR进行分析,发现在二进制差错信道(BEC)和二进对称信道(BSC)信道下,SCL译码算法在高信道传输错误概率条件下优势更加明显。
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