基于耦合的极化码编译码算法

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HEXINLONG19871006
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极化码是第五代移动通信中用于控制信道的编译码方案,具有巨大的研究价值。极化码的循环冗余校验辅助的串行抵消列表(Cyclic redundancy check Aided Successive Cancellation List,CA-SCL)译码算法的列表大小与纠错性能成正相关,而与复杂度成负相关的关系。本文为了提高极化码的纠错性能,提出了基于耦合的极化码编译码算法。首先设计了一种新的编码方案,每帧信息比特部分根据信道可靠性划分为三部分:高可靠信息比特位集合、较高可靠信息比特位集合和一般可靠信息比特位集合,且较高可靠和一般可靠信息比特位集合的比特位数相等。然后将多个编码帧的较高可靠信息比特位和一般可靠信息比特位进行耦合。接收端对每帧采用首次CA-SCL译码算法,将译码结果满足CRC校验的帧视为译码成功,否则视为译码失败。若全部帧均译码成功就退出译码,否则利用帧间相关性对非连续帧译码失败、连续两帧依次译码失败、连续三帧或三帧以上依次译码失败的三种情况采用帧间比特替换与比特比较相结合的方法,利用译码成功的帧辅助译码失败的帧进行纠正译码,从而提高极化码的纠错性能。仿真结果表明,所提算法与传统的CA-SCL译码算法相比,当误块率为10-4,码长为1024时有0.55 d B左右的性能增益,与帧间辅助串行抵消列表译码算法相比,约有0.3 d B的性能增益。且当每帧动态冻结位数为80,码长为1024,信噪比为1.5 d B,列表大小为8时,该算法在前两种首次译码情况下的纠错率能达99%,即表明所提算法能够对失败帧进行很好的纠错,使纠错性能得到很大的提高。针对基于耦合的极化码编译码算法在列表数大时复杂度高的问题,本文通过对动态冻结位的首次译码和再次译码的路径度量值和对数似然值进行分析,得出两次译码的数据具有一定的规律和高度相关性,提出了基于耦合的极化码CA-SCL剪枝译码算法。该算法利用帧间耦合性将两次译码的数据相结合来设置再次译码过程中动态冻结位在译码时对错误的、冗余的路径进行剪枝的准则,以降低译码复杂度和提高纠错性能。仿真表明该算法在纠错性能略有提高的同时降低了复杂度,且当列表数越大,该算法降低的复杂度越明显。
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