基于置信传播的极化码级联译码算法研究

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极化码作为新一代移动通信系统的重要技术已经入选5G增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,e MBB)场景下的控制信道编码标准。极化码的优势除了信道容量可达以外,在串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码时也不存在错误平台(Error Floor)。然而由于SC译码的串行特性,使得SC算法及其变体存在译码时延较大的问题。而置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法由于并行度高,算法在时延方面表现优秀,但存在译码性能不足的问题。本文以传统BP译码算法为基础展开以下研究。1.提出将其与分阶统计译码(Ordered Statistic Decoding,OSD)级联的改进算法。该算法通过优化两种级联算法间的信息传播来减小信息的振荡,从而提升整体性能。仿真结果表明通过优化参数,在误帧率(Freme Error Rate,FER)为10-3时,相对于原始的BP-OSD有0.2d B的性能提升。2.提出分段循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)辅助级联译码的算法来降低BP-OSD算法的复杂度。该算法通过将CRC分成两段,分别用作码字校验和纠错,实现了调节译码复杂度和译码性能的目的。仿真结果表明,通过调节CRC长度使得能够在复杂度和性能之间保持平衡。3.提出将BPL与OSD级联的改进算法。当BPL译码器达到最大迭代次数时未通过校验,OSD译码器启动。同时还提出了串联和并联两种级联结构。仿真结果表明两种结构均能大幅度提升性能。4.提出在BPL-OSD算法中引入可控的人工噪声来降低振荡。为此引入两种噪声:固定噪声和可变噪声。固定噪声的标准差在每一条路径下都固定,而可变噪声随着所在路径数的增长而递增。仿真结果表明,采用固定噪声辅助的算法相较于无噪声辅助的算法具有0.5d B的性能增益,采用可变噪声的算法性能相对于固定噪声有0.01d B的性能增益。且两者在短码长的情况下都优于CRC辅助的串行抵消列表(CRC Aided Successive Cancellation list,CASCL)算法在列表数为8时的性能。
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