基于超基性机制的5G网络信道安全编码方案

为解决当前5G信道安全编码方案中存在的编码复杂、传输性能较差及数据冗余度高的不足,提出了一种基于超基性机制的5G网络信道安全编码方案。首先,利用5G信道编码过程中的极化序列具有的正交特性,通过模二运算和张量积运算来实现序列特征矢量的极化分割,有效降低5G信道编码过程中冗余比特数量,高效调度传输序列,提升网络信道安全编码效率。随后,考虑5G信道矫正比特序列具有的极化性质,通过正交权向量映射方法,设计二次编码极化方法,用于降低信道预发射过程中存在的冗余码元数量,改善码元拥塞现象,提高信道发射效率,具有较高的信道码元基性极化率。仿真实验表明:与当前常用的时间片分支累积算法(Time Slice Branching Accumulation,TSB算法)、信道最低分割度编码算法(Channel Minimum Segmentation Coding Algorithms,CMSC算法)相比,本文算法具有数据传输带宽高、时间片误比特数低、编码速率快、周期重传次数少等特性,具有很强的实践部署价值。     

极化码子序列编译码算法研究

针对有限长极化码由于信道极化不完全,使得部分信息比特未能在无噪信道上传输,导致无法获得理想译码性能的问题,通过对无噪的极化子信道数目与待传信息比特数目的计算和对比,提出一种极化码子序列编译码算法. 将信息比特序列按照无噪信道数目大小分为数个子序列分别送入信道,确保每一个子序列都在无噪信道上传输.仿真结果表明,极化码子序列编译码算法可以获得理想的误码性能;同时在牺牲较小的传输速率的情况下,极化码子序列编译码算法的误码性能优于传统编译码算法;且对极化码短码的误码性能的改善更加显著.     

基于网络编码和安全极化码的无线抗窃听传输技术

由于无线通信的信道开放性和信号广播性,使其在服务合法用户的同时易受到非法用户的窃听。针对这一问题,结合网络编码技术和安全极化码技术,以随机线性网络编码对信源码块进行编码生成内码,通过计算极化码巴氏参数进行信道分集并选取安全比特信道,构造安全极化码作为外码,从而形成级联信道编码结构。仿真结果显示,当主信道信噪比为10 dB时,该方法与传统安全极化码都可以为合法接收方提供较好的通信服务;文中方法采用8 bit有限域时,只需窃听信道信噪比退化2.5 dB,即可使得窃听信道的误码块率逼近1,相较传统极化码方法所需的4 dB窃听信道信噪比退化,可更好地进行抗窃听传输。     

极化码自适应连续消除列表比特翻转译码算法

极化码是一种新型的信道编码方法,并且具有较低的译码复杂度,第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project,3GPP)组织已经确定将极化码作为5G通信中增强移动宽带场景下的信道编码方案,目前极化码译码已经成为编码领域备受瞩目的研究热点.极化码连续消除列表比特翻转(successi...     

CRC辅助PC-polar码的新颖编码算法

针对奇偶校验极化(parity-check polar,PC-polar)码中奇偶校验码检错效率低而导致纠错性能不佳的问题,提出了一种循环冗余校验码辅助PC-polar码的新颖编码算法。用奇偶校验(PC)比特和高汉明权重的冻结比特替换低汉明权重的信息比特来优化极化码的距离谱,并结合5位循环位移寄存器优化PC码的校验函数,再在PC-polar码中加入检错效率较高的循环冗余校验(CRC)码,最后通过控制变量法确定了2种校验码的数量。仿真结果表明,该算法构造的CRC-PC-polar(CRC8,PC6)码在误块率(BLER)为10^-5时,与PC-polar码、CRC-polar码和segmented-CRC-polar码相比分别有0.4dB、0.1dB、0.2dB的净编码增益。由此可知,提出的算法能够改善PC-polar码的纠错性能。     

基于深度学习的极化码串行抵消译码优化算法

针对5G场景下极化码串行抵消译码算法低输出高延迟的问题,提出加快串行抵消译码过程中深度学习译码器整体译码速度的方案。该方案根据信道极化理论计算不同子信道的可靠性,通过调整参数的不同取值,剪掉译码树上均为固定位的叶子节点所在的子二叉树,从而减少深度学习译码器的数量,加快了整体的译码速度。仿真结果表明,所提出的方案不仅具有和原串行抵消算法相同的译码性能,而且降低了极化码串行抵消深度学习译码的时间复杂度。     

极化码串行抵消译码算法的改进设计

极化码是基于信道极化(Channel Polarization)现象,首次以构造性的方法逼近信道容量的码。尽管极化码的编码和译码都具有较低的复杂度,但在中短码长时,极化码的性能并不理想,甚至不如LDPC和Turbo码。针对这一问题,提出了一种采用CRC作为内码,并与极化码级联的方案。与现有方案不同的是算法在译码时仅对内码位之间的位采用列表译,从而获得较低的译码复杂度。从仿真结果看,算法在BEC信道下可以显著地提高极化码的性能,并接近最大似然译码的性能;在AWGN信道下可以获得0.5dB的性能改善。     

混合多核极化码的极化性

Arikan于2009年提出的极化码是纠错编码理论领域的一大突破,也是近年来的研究热点,已广泛应用于5G通信等领域.本文主要研究作为极化码的推广的混合多核极化码的极化性.首先,利用随机切换信道概念,将以对称二元输入离散无记忆信道(BIDMC)为子信道构成的并行广播信道(PBC)的信道容量的一个重要下界推广到子信道中包含...     

60 GHz脉冲无线通信系统中Raptor码的性能分析

针对5G热点高容量场景下的60 GHz脉冲无线通信系统中信号幅度衰落引起的误码问题,研究了该系统中Raptor码的误码性能。根据60 GHz短距离通信系统特点,采用IEEE 802.15.3c工作组建立的60 GHz无线信道模型,在此基础上分析了编码系统接收信噪比;然后结合信道编码理论,对不同编码方案进行误码性能仿真,重点对两种不同的Raptor码的编码增益、译码开销及通信距离进行对比。研究结果表明,采用1/2码率的QCLDPC预编码的Raptor码在接收信噪比大约为5 d B时,相较于未编码系统拥有4.5 d B的编码增益,同时最大通信距离为70 m,为未来5G高频新空口热点高容量场景下的60GHz短距离通信系统信道编码提供技术参考。     

一种软判决下的本原BCH码盲识别方法

为解决现有BCH码识别方法容错性较差的问题,提出了一种软判决下的本原BCH码盲识别(SDBR)方法。首先,将截获数据进行解调软判决得到比特序列和对应可靠性信息,然后对比特序列进行码字划分,再由软判决可靠性信息建立码根可靠性系数,以此计算不同码根出现的概率,并引入Kullback-Leibler散度来确定码长;其次,定义公共码根可靠性统计量并建立二元假设检验,在不同本原多项式下对公共码根进行判定;最后,利用公共码根连续分布特点识别本原多项式,进而由所有公共码根计算生成多项式。仿真结果表明:SDBR方法在信噪比大于7dB时能有效对常用本原BCH码进行识别;与基于码根信息差熵的方法相比,容错性提升了1.8dB。     

面向5G新空口技术的LDPC码标准化研究进展

第5代移动通信系统(5th generation mobile communication system,5G)业务需求的多样性以及各业务场景的典型特性给新空口(new radio,NR)的信道编码技术带来困难及挑战,信道编码方案成为通信业界及学术界的重要研究课题之一。因具备优越性能,低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码被确定为5G增强移动宽带(enhanced mobile broadband, eMBB)场景数据信道编码方案。在对5G及LDPC码进行概述的基础上,阐述了包括码设计、译码算法、速率匹配和性能评估在内的面向NR的LDPC码标准化工作研究内容。此外,对近年来第3代合作伙伴计划(3rd generation partnership project, 3GPP)各成员机构在无线接入网层一(radio access network layer 1, RAN1)标准化工作组历次会议中提出的LDPC码编码方案进行分析和对比,并在此基础上对LDPC码标准化相关工作进行总结。     

抗差错算术码纠错性能分析

为了应用抗差错算术码进行系统设计和确定信源信道联合编码方案,需要较准确估计抗差错算术码的纠错性能,但目前,抗差错算术码的纠错性能只有仿真结果可以参考。该文以堆栈算法为例,通过理论分析得到了抗差错算术码序列差错概率上界,该上界与(1-R)成反比(R是抗差错算术码的编码效率)。同时,分析过程还为解码过程参数设置提供了理论依据。仿真结果证明了该上界是对算术码纠错能力的良好近似,可以用于编码方案的优化设计。     

5G广播系统物理广播信道的信道估计

在研究5G广播标准协议的基础上,提出了基于离散傅里叶变换（DFT）降噪的主/辅同步信号（PSS/SSS）及小区参考信号（CRS）联合信道估计方法,可以在低信噪比、大频偏和高信道动态变化的场景下,准确地估计出物理广播信道（PBCH）的信道状态信息.仿真结果表明：所提出的信道估计方法的性能优于传统方法,有效地提升了5G广播系统中PBCH的信道估计能力.     

一种N/(N+1)型高码率游长受限码编码方法

基于数据分块的分布特性,提出了一种可用于磁存储或光存储读写通道中的高码率游长受限码的编码方法,包括对数据进行子块分割和检测、建立标志子块队列,按照排队规则和无冲突子块的映射策略进行码字映射等.该方法能在给定的(d,k)受限条件下接近编码容量,并具有递推设计更高码率编码的扩展性能.利用该方法设计了码率为32/33(d=0,k=6)的游长受限码,并给出了结合子块交叉插入技巧设计64/65(0,10)游长受限码的方法,还对受限参数与码率和编码容量的关系进行了探讨.     

AWGN信道下基于Kite码的多级编码技术

多级编码（multilevel coding,MLC）技术将编码和调制相结合,在不占用额外带宽且不降低实际数据传输速率的情况下,可有效提高数据传输的可靠性。根据MLC技术分级编码的特性及信道编码定理分析,将无码率码与MLC技术结合,理论上会得到较好的误比特率及吞吐量性能。Kite码作为一种新型的无码率码,兼有喷泉码与低密度奇偶校验码的优势。以MLC技术中各等价信道的容量计算为理论基础,设计了以Kite码为分量码,结合BP（block partitioning）集分割方式与高阶调制的MLC新方法。仿真结果表明,以Kite码作分量码的MLC译码性能明显优于以传统喷泉码作分量码的MLC译码性能。      

可纠错二元光栅编码方法的研究及设计

针对相位解包裹中运用二元光栅编码结构光技术计算相位级次时,因受背景光强、噪声、被测物体表面不均匀反射率等因素的影响,导致光栅黑白交界处部分像素点的误码问题,提出了一种可纠错的二元光栅编码方法。从光栅编码方法的角度出发,依据信息论中的纠错码原理,采用汉明线性分组码,通过增加一定数量的校验元编码图案的投影,对二元编码光栅黑白交界处的误码问题进行检测并纠正,并从理论上验证了其设计方案的可行性。仿真实验表明对于只发生一位误码的像素点能予以100%检测并纠正,具有很高的可靠性。     

Turbo乘积码与空时分组码的结合研究

讨论了Turbo乘积码编码,研究了Turbo乘积码与空时分组码相结合的多发射天线单接收天线系统(MISO)在平坦瑞利衰落信道下的性能,这里Turbo乘积码作为外码提供编码增益,采用两个相同的扩展汉明码(64,57)构成;空时分组码作为内码提供分集增益,对于二根、三根和四根发射天线的系统空时分组码编码器的码率分别为1,1／2和1／2,空时分组码译码采用最大似然译码方式和理想信道估计．仿真结果表明,在空时分组码的基础上加入高效的信道编码方式,提高了系统编码增益,能满足高速移动环境下的高速无线数据通信性能需求．     

链路自适应技术在IEEE 802.16系统中的应用

针对IEEE 802.16系统提出了一种链路自适应方案,该方案属于自适应调制与编码方案。对于信道条件好的用户,采用高效前向纠错编码FEC(forw ard error code)方案和高阶调制方式,以提高传输效率;对于信道衰落或干扰严重的用户,分配抗噪声性能好的FEC和低阶调制方式,以保证数据的可靠传输。仿真结果表明:无论在高信噪比还是在低信噪比条件下,自适应算法均比单一的编码调制方案吞吐量有明显的提升。在高信噪比条件下,采用自适应方案后系统吞吐量比固定16 QAM调制与RS和卷积码编码的方案提高了一倍多,且误块率低于1-0 2。因此,该自适应方案在保证一定的通信可靠性的前提下,能够更有效地利用频谱资源和提高系统吞吐量。