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汇报人：

2024-02-04

一种基于综合校验的极化码译码简化算法

目录

contents

引言

极化码基本原理及译码方法

综合校验思想在极化码译码中应用

简化算法设计与实现

实验结果与分析

结论与展望

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引言

然而，极化码译码复杂度高，难以实现高效译码，限制了其在实际系统中的应用。

因此，研究极化码的译码简化算法具有重要的理论意义和实用价值。

极化码作为一种新型纠错码，在通信领域具有广阔的应用前景。

目前，国内外学者已经提出了多种极化码译码简化算法，如SC、SCL、Fast-SSC等。

这些算法在一定程度上降低了译码复杂度，但仍然存在性能损失或实现复杂度较高等问题。

未来，极化码译码简化算法的研究将更加注重性能与复杂度的平衡，以及面向实际系统的应用优化。

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本文提出了一种基于综合校验的极化码译码简化算法，旨在降低译码复杂度的同时保证译码性能。

该算法通过引入综合校验机制，对译码过程中的路径进行有效筛选，从而减少了不必要的计算量。

与现有算法相比，本文算法在译码性能和实现复杂度方面均表现出优势，具有更好的实用性和可扩展性。

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极化码基本原理及译码方法

通过特定的矩阵变换，将原始信道转化为一系列极化后的子信道，其中一部分子信道容量趋于1（完美信道），另一部分趋于0（纯噪声信道）。

在极化码编码过程中，信息比特被放置在容量较高的子信道上，而冻结比特（已知或固定比特）则被放置在容量较低的子信道上。

极化码是一种线性分组码，其编码过程基于信道极化现象。

极化码译码通常采用逐次取消（SuccessiveCancellation，SC）译码算法。

SC译码算法按照子信道的顺序依次进行判决，每个子信道的判决结果依赖于之前所有子信道的判决结果。

为了提高译码性能，可以采用逐次取消列表（SuccessiveCancellationList，SCL）译码算法，该算法在SC算法的基础上引入了一个候选路径列表，以保留多个可能的译码结果。

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对于长码或高码率的情况，极化码的译码复杂度和延迟较高，难以满足实时性要求较高的应用场景。

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SC译码算法存在错误传播问题，即一旦某个子信道发生判决错误，后续子信道的判决结果也会受到影响。

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SCL译码算法虽然可以提高译码性能，但其复杂度和存储空间需求随着列表大小的增加而显著增加。

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综合校验思想在极化码译码中应用

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综合校验是一种通过结合多个校验位的信息来提高译码可靠性的方法。

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在极化码中，综合校验可以利用极化现象中不同信道之间的相关性，将多个校验位的信息进行联合处理。

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通过综合校验，可以在不增加译码复杂度的情况下，提高极化码的译码性能。

通过综合多个校验位的信息，可以在译码过程中更准确地判断接收到的信号是否发生了错误，从而提高译码的可靠性。

提高译码可靠性

综合校验可以有效地降低极化码的误码率，特别是在高信噪比条件下，可以显著提高译码性能。

降低误码率

通过合理地设计综合校验方案，可以在保证译码性能的同时，简化译码流程，降低译码复杂度。

简化译码流程

初始化

设定译码参数，如译码长度、迭代次数等，并初始化译码器状态。

信道估计与信号检测

根据接收到的信号进行信道估计，并检测信号中是否包含错误。

综合校验处理

根据信道估计和信号检测结果，进行综合校验处理，得到译码结果。

译码结果输出

输出译码结果，并进行必要的后处理，如纠错、解码等。

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简化算法设计与实现

设计思路

通过对极化码译码过程中的冗余计算和复杂度进行分析，提出一种基于综合校验的简化算法，旨在降低译码复杂度和提高译码效率。

设计目标

在保证译码性能的前提下，尽可能减少译码过程中的计算量和存储需求，提高算法的实用性和可扩展性。

关键技术

综合校验技术的运用，通过对极化码译码过程中的校验位进行合理利用，实现对部分译码结果的提前终止和纠错，从而降低整体译码复杂度。

优化措施

采用分层译码的思想，对极化码进行分层处理，逐层进行译码和校验，进一步提高译码效率；同时，针对译码过程中的关键步骤进行优化，如路径度量计算、候选路径管理等，以降低计算复杂度和存储需求。

首先构建极化码译码器的基本框架，包括编码器、译码器和校验模块等；然后实现综合校验技术，将其嵌入到译码器中；最后对译码器进行整体优化和调试，确保算法的正确性和高效性。

实现过程

通过仿真实验和实际测试，对所提简化算法进行性能评估。结果表明，在保证译码性能的前提下，该算法能够有效地降低译码复杂度和提高译码效率，具有较好的实用性和可扩展性。同时，该算法还可为其他类似的编码译码问题提供参考和借鉴。

效果展示

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实验结果与分析

使用Python语言和TensorFlow框架搭建实验环境，配置高性能GPU服务器进行模型训练和测试。