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基于分段鑿孔的極化碼級(jí)聯(lián)方案

曹陽(yáng) 張晗 涂巧玲 李小紅 彭小峰

曹陽(yáng), 張晗, 涂巧玲, 李小紅, 彭小峰. 基于分段鑿孔的極化碼級(jí)聯(lián)方案[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2018, 40(8): 1941-1948. doi: 10.11999/JEIT171113
引用本文: 曹陽(yáng), 張晗, 涂巧玲, 李小紅, 彭小峰. 基于分段鑿孔的極化碼級(jí)聯(lián)方案[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2018, 40(8): 1941-1948. doi: 10.11999/JEIT171113
Yang CAO, Han ZHANG, Qiaoling TU, Xiaohong LI, Xiaofeng PENG. Concatenated Polar Codes Scheme Based on Segmented Puncturing[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(8): 1941-1948. doi: 10.11999/JEIT171113
Citation: Yang CAO, Han ZHANG, Qiaoling TU, Xiaohong LI, Xiaofeng PENG. Concatenated Polar Codes Scheme Based on Segmented Puncturing[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(8): 1941-1948. doi: 10.11999/JEIT171113

基于分段鑿孔的極化碼級(jí)聯(lián)方案

doi: 10.11999/JEIT171113
基金項(xiàng)目: 國(guó)家自然科學(xué)基金(61205106),中國(guó)博士后科學(xué)基金(2014M552329),重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJ1500934, KJ120827),重慶市科委社會(huì)事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項(xiàng)(cstc2017shmsA40019)
詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    曹陽(yáng):男,1977年生,教授,博士后,研究方向?yàn)樽杂煽臻g光通信、信道編碼等

    張晗:男,1993年生,碩士生,研究方向?yàn)樾诺谰幋a、自由空間光通信

    涂巧玲:女,1963年生,教授,研究方向?yàn)樾诺谰幋a、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等

    李小紅:女,1996年生,碩士生,研究方向?yàn)樽杂煽臻g光通信、信道編碼

    彭小峰:男,1979年生,碩士,講師,研究方向?yàn)樽杂煽臻g光通信、嵌入式系統(tǒng)等

    通訊作者:

    張晗 ? 446252177@qq.com

  • 中圖分類號(hào): TN911.22

Concatenated Polar Codes Scheme Based on Segmented Puncturing

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61205106), China Postdoctoral Science Foundation (2014M552329), The Science and Technology Project Affiliated to the Education Department of Chongqing Municipality (KJ1500934, KJ120827), Chongqing Municipal Science and Technology Commission’s Special Project (cstc2017shmsA40019)
  • 摘要: 極化碼擁有出色的糾錯(cuò)性能,但編碼方式?jīng)Q定了其碼長(zhǎng)不夠靈活,需要通過(guò)鑿孔構(gòu)造碼長(zhǎng)可變的極化碼。該文引入矩陣極化率來(lái)衡量鑿孔對(duì)極化碼性能的影響,選擇矩陣極化率最大的碼字作為最佳鑿孔模式。對(duì)極化碼的碼字進(jìn)行分段,有效減小了最佳鑿孔模式的搜索運(yùn)算量。由于各分段的第1個(gè)碼字都會(huì)被鑿除,且串行抵消譯碼過(guò)程中主要發(fā)生1位錯(cuò),因此在各段段首級(jí)聯(lián)奇偶校驗(yàn)碼作為譯碼提前終止標(biāo)志,檢測(cè)前段碼字的譯碼錯(cuò)誤并進(jìn)行重新譯碼。對(duì)所提方法在串行抵消譯碼下的性能進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)鑿孔方法,所提方法在10–3誤碼率時(shí)能獲得約0.7 dB的編碼增益,有效提升了鑿孔極化碼的譯碼性能。
  • 圖  1  PPCA-SC編譯碼框圖

    圖  2  噪聲引發(fā)的錯(cuò)誤位數(shù)相對(duì)頻率

    圖  3  Oracle-Assisted SC與SC譯碼的誤碼率比較

    圖  4  加入分段奇偶校驗(yàn)碼示意圖

    圖  5  PPCA-SC譯碼過(guò)程

    圖  6  不同鑿孔方法的誤碼率比較

    圖  7  不同譯碼方法的時(shí)間復(fù)雜度比較

    圖  8  不同鑿孔方法之間相對(duì)編碼增益

    表  1  不同分段碼長(zhǎng)s 的譯碼性能增益比較

    碼長(zhǎng)N Eb/N0(dB)
    32 64 128 256 512 1024
    s=4 0 0 0 0 0 0
    s=8 0.012 0.036 0.091 0.108 0.138 0.159
    s=16 –0.107 –0.043 0.055 0.118 0.188 0.233
    最優(yōu)s 8 8 8 16 16 16
    對(duì)應(yīng)m 4 8 16 16 32 64
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  剩余碼長(zhǎng)分配方法

    算法1:剩余碼長(zhǎng)分配方法
    輸入:N, L,m, s
    輸出: ${L_1}$, ${L_2}$, ${n_1}$, ${n_2}$
    (1) 定義 ${L_1},\;{L_2}$為各分段中較短與較長(zhǎng)的分段剩余碼長(zhǎng);
    (2) 定義 ${n_{\min }},\;{n_{\max }}$為分段剩余碼長(zhǎng)為 ${L_1},\;{L_2}$的分段個(gè)數(shù);
    (3) 較短分段剩余碼長(zhǎng) ${L_1} \!=\!\! \left\lfloor \!{\displaystyle\frac{{sL}}{N}}\! \right\rfloor $,較長(zhǎng)分段剩余碼長(zhǎng) ${L_2} \! =\! \! \left\lceil \!{\displaystyle\frac{{sL}}{N}}\! \right\rceil $;
    (4) ${n_1}$與 ${n_2}$的比值為: $\frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} = \frac{{m{L_2} - L}}{{L - m{L_1}}}$;
    (5) ${L_1}$的個(gè)數(shù) ${n_1} = \frac{{m{L_2}{\rm{ - }}L}}{{{L_2} - {L_1}}}$, ${L_{\max }}$的個(gè)數(shù) ${n_2} = \frac{{L{\rm{ - }}m{L_1}}}{{{L_2} - {L_1}}}$。
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  N=8對(duì)應(yīng)的最佳鑿孔模式

    L ${{E} _{\max }}{\rm{(}}{{G}})$ ${{{P}}_{8,L}}$
    7 0.6008 01111111
    6 0.6022 01111110
    5 0.5949 00011111
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  N=16對(duì)應(yīng)的最佳鑿孔模式

    L ${{E} _{\max }}{\rm{(}}{{G}})$ ${{{P}}\!_{16,L}}$
    15 0.5445 0111111111111111
    14 0.5635 0111111111111110
    13 0.5616 0111111111111100
    12 0.5654 0111111111111000
    11 0.5764 0111111011111000
    10 0.5794 0111111011101000
    9 0.5582 0111011011101000
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  5  PPCA-SC復(fù)雜度比較

    信噪比(dB) 時(shí)間復(fù)雜度
    1.5(PPCA-SC) 12275
    2.0(PPCA-SC) 10858
    2.5(PPCA-SC) 10360
    SC 10240
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  6  PPCA-SC平均重復(fù)譯碼次數(shù)比較

    碼長(zhǎng) 平均重復(fù)譯碼次數(shù)
    256 0.72
    512 0.47
    1024 0.20
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  7  最大重復(fù)次數(shù)對(duì)PPCA-SC復(fù)雜度的影響

    信噪比(dB) 最大重復(fù)次數(shù) 時(shí)間復(fù)雜度
    1.5 4 3522
    2 2527
    2.0 4 2486
    2 2331
    2.5 4 2126
    2 2107
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  8  分段數(shù)對(duì)PPCA-SC復(fù)雜度的影響

    信噪比(dB) 分段數(shù) 時(shí)間復(fù)雜度
    1.5 16 3522
    8 3424
    2.0 16 2466
    8 2338
    2.5 16 2126
    8 2121
    下載: 導(dǎo)出CSV
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  • 加載中
圖(8) / 表(8)
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  • 被引次數(shù): 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2017-11-27
  • 修回日期:  2018-04-18
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2018-05-30
  • 刊出日期:  2018-08-01

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