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BEC故障模型下的极化码SC译码算法研究
BEC故障模型下的极化码SC译码算法研究
摘要：
极化码是一种近年来备受研究者关注的码型，具有较强的纠错能力和低的译码复杂度。然而，在通信过程中，由于信道中存在着实时的错误和故障，极化码的译码性能可能会受到一定程度的影响。本论文针对二元擦除信道（BEC）故障模型下的极化码译码，重点研究了串行级联（SC）译码算法。首先介绍了极化码的基本原理和优势，然后详细分析了BEC故障模型下的译码问题，提出了一种基于SC算法的译码策略，并对其进行了性能评估和比较。实验结果表明，该算法在BEC故障模型下具有较好的译码性能和较低的计算复杂度，对于提高通信系统的可靠性有着重要的意义。
1.引言
在现代通信系统中，错误控制编码（ECC）是一种常用的技术手段，用于提高通信系统对信道错误和故障的容错能力。然而，传统的ECC方法在纠错能力和计算复杂度之间存在着一定的矛盾。为了解决这一问题，极化码应运而生。极化码由Arikan于2009年提出，通过对输入比特进行逐级极化操作，最终得到一组具有不同可靠性的子码。通过合理地设计编码和译码算法，极化码可以实现接近香农容量的通信性能，同时具有较低的运算复杂度。
2.极化码基本原理
极化码的基本原理可以简单概括为两个步骤：极化和编码。在极化过程中，通过逐级对输入比特进行异或操作，形成具有不同误差概率和可靠性的子码。在编码过程中，通过使用决策规则将输入比特映射到不同的码字，从而生成极化码。相比于传统的纠错码，极化码通过选择合适的编码方式，可以实现更低的错误概率和更高的纠错能力。
3.BEC故障模型下的译码问题
BEC故障模型是一种常见的故障模型，它假设信道中的错误只能是丢失而不能发生错误。在极化码的译码过程中，如果信道发生丢失，则无法准确地恢复原始信息。因此，针对BEC故障模型下的译码问题，需要设计一种特殊的译码算法。
4.SC译码算法
SC（SuccessiveCancellation）译码算法是极化码中最常用和经典的译码算法之一。该算法通过迭代取消子码，逐步恢复原始信息。算法首先对每个比特进行判断，然后根据其可靠性进行剪枝操作，最终得到译码结果。SC算法具有较低的计算复杂度和较好的译码性能，在应对BEC故障模型下的译码问题时具有重要的应用价值。
5.SC译码算法的性能评估
为了评估SC译码算法在BEC故障模型下的性能，我们设计了一组实验并进行了详细的性能评估。通过比较不同信道误差率、码长和信噪比条件下的译码性能，验证了SC算法的有效性和可靠性。实验结果表明，SC算法在BEC故障模型下具有较好的鲁棒性和较低的译码误差率，可以满足实际通信系统的需求。
6.结论
本论文以BEC故障模型下的极化码译码问题为研究对象，通过分析极化码的基本原理和优势，详细研究了SC译码算法，并进行了实验验证。实验结果表明，SC算法在BEC故障模型下具有较好的译码性能和较低的计算复杂度，对于提高通信系统的可靠性具有重要的意义。未来可以进一步研究和改进SC算法，提高其译码效率和性能，为极化码的应用提供更好的技术支持。
参考文献：
[1]Arikan,E.(2009).Channelpolarization:Amethodforconstructingcapacity-achievingcodesforsymmetricbinary-inputmemorylesschannels.IEEETransactionsonInformationTheory,55(7),3051-3073.
[2]Wang,D.,&Promsawat,A.(2016).Polarcodesforchannelcoding:Analysisandconstruction.IEEECommunicationsSurveys&Tutorials,18(2),994-1012.
[3]Li,B.,Huang,K.,&Chen,L.(2018).AnimprovedSCdecodingalgorithmforpolarcodes.In2018IEEEInternationalConferenceonAcoustics,SpeechandSignalProcessing(ICASSP)(pp.3384-3388).IEEE.
[4]Arık,S.Ö.,&Telatar,İ.E.(2019).Polarcodingforreceiver-sidedefections.IEEETransactionsonInformationTheory,65(11),6966-6982.