论文研究-基于可靠性的系统Polar码删余方法研究 .pdf

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基于可靠性的系统Polar码删余方法研究,邵珠要,赵生妹,删余是一种被广泛用来构造码率兼容码的方法。本文提出一种基于可靠性的删余方法,并将其应用在系统Polar码中。通过高斯近似的方法�
山国武花论文在丝 统碼的编码。 码的译码算法有连续消除 算法和置信传播 算法。因为算法是一种软判决译码方法,且具有并行性,所以在译码 方面选取算法作为系统码的译码法。对于非系统码,译码输出即为的估 计值^,译码到此结束。而对于系统码,译码器有一个额外的步骤:当采用译码得到 的估计值ˆ后,需要对其进行再编码,求出的估计值ˆ,即 因此,系统码的译码输出为 基于可靠性的系统码删余方法 木文提出了一种基于可靠性的删余方法,其框图如图所示: 图基于可靠性的删佘模型 在编码器端,对输入的码子进行编码操作,通过删余部分编码比特米实现码率的兼容, 从而提高传输码率。执行完编码操作后,依据计算岀来的比特信道的可靠性大小对编码比特 进行排序,并根据删余码率确定删余位数,将可靠性较低的位置作为删余位,对编码比特进 行删余。被删除的码子将不经信道传输,只传输剩余的码子, 在进行可靠性的计算时,我们利用了高斯近似 的方法来计算每 个比特信道的译码可靠性。记的对数似然比为 衣示其均值,则当 为奇数时, 表达式如下 其中,φ的衣达式为: 当为偶数时, 的表达式为 () 为了计算()式的值,我们对φ采取以卜的近似表达 山国武花论文在丝 求出 后,每个比特信道的错误概率为: 从而,每个比特信道的可靠性为 进一步的,我们将以上提出的基于可靠性的删余方法用在系统码中,实现了系统 码的删余,完整的框图如图所示 系统 Polar码 可靠性 信道 系统Poar码 编码 朋余 译码 删余位似 然比赋1 图基于可靠性的系统删余模型 根据图所画的框图,我们可以将基于可靠性的系统码朋余的具体实现步骤概括 如下 )采用高斯近似的方法计算出每个比特信道的错误概率,从而计算出每个比特信道的 可靠性值,对可靠性进行排序。 )将可靠性较低的比特信道编号选作冻结位集合,而将可靠性较高的作为信息位集合, 以此来构造母码。 )将码子送入编码器,并釆用系统码的编码方法进行编码,并计算出。 )根据改计的删余码率计算出删余位数,并依据可靠性大小依次删除编码比特中可靠 性较低的码子。 )堋除的码子不经信道传输,只传输剩余码子。 )接收端,将删余位置的信息补允完整,这里是将删余位置的似然比赋值为。 )进行译码,并采用系统码的译码方法,将最终提取出的作为译码输出。 仿真及性能分析 本文通过数值仿真来分析系统码下基于可靠性删余方法的性能。选取的母长 码率为,在此基础上构造系统的朋余方法。我们采用高斯近似的方法计 算出每个比特信道的可靠性,编码比特删余位置的选择取决于其对应可靠性的大小。仿真时, 我们分别选取了删余码率为 和三种码率,将这三种删余码率下的仿真性能进行 了对比。同时,在每一种删余码率下,又将基于随机删余与基于可靠性删余两种方法进行对 比,将基于可靠性删余机制下的系统码与非系统码的性能进行了对比。仿真时,每个仿真点 发送次数据,分别计算各个信噪比对应下的误比特率,最后绘制出误比特率随信噪比 变化的曲线。 图给出了码长为 信噪比为时的各比特信道的可靠性值。从图中可知,采 用高斯近似的方法计算出的各比特信道的可靠性是不一样的,有的信道可靠性很高,而有的 山国武花论文在丝 信道可靠性很低。实际过程中,我们选取可靠性较低的位作为冻结位,剩下可靠性较高 的位作为信息位。在进行删余时,从冻结位中依据可靠性从低到高进行删余。当删余码 率为时,编码比特中需删余的位数为 。同理,删余码率为和 对应的删余位数分别为和 E 图各比特信道的可靠性 图为删余码率分别为 和时的误比特率随信噪比变化出线图 图中, 分别表示基于可靠性删余和随机删余的删余机制 分别表示系统和非系统码。当删余码率为时,我们绘制出了三条曲线,进行了两 组对比。首先,将非系统码下的基于可靠性删余机制与基于随机删余机制进行对比。从图中 可以看出,采用随机删余的误码率要比采用可靠性删余的误码率要高,且随着信噪比的增大 二者的差距越明显。在信噪比为时,二者误比特率相差还不到一个数量缴,当信噪比 达到以后,误比特夲相差已达·个数量级。当信噪比为时,基于可靠性删余的非 系统码误比特率已降到以下。其次,我们将基于可靠性删余的非系统码与 系统码进行对比。仿真结果显示,系统码的性能要明显优于非系统码。在信噪比为 时,系统码的误比特率已经比非系统码要低一个多数量级,而当信噪比达到时,系统 码的误比特率已接近 山国武技论文在丝 k 县 一火一 图误比特率随信嗓比交化曲线图 同理,当删余码率为和时,我们也进行了仿真。同样,相比于随机删余以及基 于可靠性删余下的非系统码,基于可靠性删余的系统码性能更加优越。同时, 我们将三种删余码率下的误比特率由线进行对比,发现由于删余码率的提高,增加了译码过 程中的不确定性,造成误比特率有所提升,但与非系统码相比,系统码删余有史低的误比特 率。考虑到系统码的编码方法,系统编码过程中的信息比特在通过信道吋能够被直接 地观察到,因而在抑制误差传播方面具有更好的鲁棒性,我们的仿貞结果也说明了这“点 结论 本文研究了基于可靠性的系统码删余方法。首先利用高斯近似的方法来计算每个 孑信道的译码可靠性,依据叮靠性对编码比特进行删余,实现了可靠性删余;然后将这种删 余方法应用在系统码中,实现了系统码下的可靠性删余,并通过仿真来分析其 性能。为了更好的分析其性能,我们将其与同样朋余机制下的非系统码进行了对比,同吋又 和随机删余机制进行了简单的对比。仿真结果显示,基于可靠性的删余机制要优于随机删余。 更重要的是,基于可靠性删余的系统性能要明显优于非系统码。由此可见,基 于可靠性的删氽系统码具有良好的性能,既实现了码率兼容码的构造,又保证了较低 的误码率。 参考文献 山国武技论文在丝 钱凯,赵生妹,施鹏高斯窃听信道中删余码的设计方法研究信号处理 施鹏删余码及其在纠错延后协商办议和图像传输中的应用研究南京:南京邮电人学,

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