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  • #极化码概述 #极化码定义 #极化码编码 #极化码译码 #5G标准中极化码的编译码概述 #5G标准中极化码的编码 #5G标准中极化码的译码 #总结 极化码概述 要问在2019年的通信领域什么最火,当然要数第五代移动通信技术5G了...

    1、内容目录

    1. 开篇1-内容介绍&参考文献
    2. 概述2-什么是极化码?
    3. 原理3-Arikan原版论文学习总结
    4. 编码算法4-巴氏参数、GA算法以及matlab仿真
    5. 译码算法5-SC算法及matlab仿真
    6. 译码算法6-SCL、CA-SCL及matlab仿真

    2、极化码介绍

    要问在2019年,通信领域什么最火,当然要数第五代移动通信技术5G了。随着美国对华为的打压和制裁,华为-5G这两个名词紧紧绑定在了一起,并传播到了全世界。随着5G商用的不断普及,更多的人接触到了5G,体验到了5G技术。但是作为一个通信专业的学生,绝不会仅仅局限于此,我们要对5G技术进行研究和学习。在大四上学期一门无线局域网的课程上,以同学为主体,分享了大量关于5G的理论内容,其中我就了解到极化码是5G信道编码的技术之一。我怀着对5G技术浓烈的兴趣,在毕业设计课题选择时,很坚定的选择了“5G标准极化码研究”这一课题,希望可以深入学习和了解这一门新的技术。
    极化码其实问世时间并不是很长。E.Arikan 教授在他2008年的一篇论文[1]中首次提出了信道极化的概念,针对信道极化码原理提出了对应的编码方式——极化码(Polar codes),并证明在这种信道编码方式下,信道的传输容量可以达到香农极限。在之后,A.rikan又发表了数篇论文对极化码理论进行补充,我主要阅读了论文[2]。这篇论文包含了大部分极化码基础理论,比较详细,十分具有参考性(我把参考论文的题目分享到最后,如果大家有需要可以自行上IEEE网站下载学习,或者私信我发给你)。
    由于极化码被证明是目前唯一可以达到香农极限的编码方式,并且其编译码算法都具有较低的复杂度,性能在一定的码长下也十分出色,所以在它问世以后,就吸引学术界和业界的广泛关注。这其中就包含华为公司。华为在极化码问世以后就看到了它的应用价值,在2009年寻求与A.rikan的合作,投重金一起研究极化码的应用。经过数年的不断努力与尝试,终于在2016年,极化码成功入选 5G 增强型移动宽带(eMBB)应用场景下的控制信道编码方案。并在2018年,华为首次发布了全球第一个符合3GPP标准的、支持Polar码的5G系统,极化码终于从理论进入了现实应用。
    因此对于极化码的研究有助于我们去理解5G背后的原理。于此同时,由于5G一共有三大应用场景eMBB、URLLC、mMTC。其他两大应用场景的标准依旧悬而未决,极化码能否依然发挥它的作用,这一切还需要实践去检验。所以对于极化码的研究具有十分深远的价值和意义。
    当然,对于初学者来说,我们不需要去研究的特别深入。所以下面的内容,我先从极化码的源头开始写起,让大家理解基础的编码和译码算法。在最后,再提出在5G标准中极化码是如何发挥它的作用的。读者们可以按照自己的需求和能力,进行阅读和学习。
    本人只是一个本科毕业生,对极化码的研究和理解有限,该系列文章也是基于我的毕业课题设计以及后期的一些拓展学习来展开的,所以如果有什么问题或者错误的内容,欢迎大家批评指正,大家一起进步。
    下一篇文章将正式开始理论内容的介绍!

    [1] E.Arikan.Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes[J],2008.
    [2] E.Arikan.Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels[J],2009.

    展开全文
  • 基于时间序列网络的极化码译码算法 核心思路 首先生成大量的极化码编码数据,将编码前的数据作为标签 再设计TCN网络结构,针对译码对结构进行微调 最后对译码效果进行多方面评估,画出误码率曲线以及对参数进行调整...

    基于时间序列网络的极化码译码算法

    核心思路

    首先生成大量的极化码编码数据,将编码前的数据作为标签
    再设计TCN网络结构,针对译码对结构进行微调
    最后对译码效果进行多方面评估,画出误码率曲线以及对参数进行调整获取最佳结果

    细节问题

    一些细节问题以及怎么解决的

    第一点 生成什么样的数据,数据结构是什么样?
    第二点 怎么对数据进行标注,标注样式是什么?
    第三点 获取不同信噪比下的表现,是每个信噪比训练一个模型还是混合信噪比训练?
    第四点 生成数据集的规模是多大的?数据是越多越好?
    第五点 如果效果不好,数据应该怎么调整?
    第五点 网络结构是什么样的?超参数怎么设置?
    第六点 怎么对效果进行评估,怎么计算误码率曲线?

    数据集生成

    1. 首先是极化码的编码,随机生成一个数据源
    2. 再对数据源进行计划码编码,生成编码后的数据
    3. 对编码后的数据添加噪声
    4. 对加噪数据进行标注,标注内容是信噪比和数据源
    5. 重复以上步骤,生成足够的数据

    TCN网络

    在这里插入图片描述
    扩张因果卷积,扩张因子d = 1,2,4,滤波器大小k = 3。接收域能够覆盖输入序列中的所有值。
    TCN的卷积和普通1D卷积最大的不同就是用了扩张卷积(dilated convolutions),越到上层,卷积窗口越大,而卷积窗口中的“空洞”越多。

    1. 网络输入x0, . . . , xT 的时序数据,输出也是一样大小的 y0, . . . , yT 的预测。扩张卷积可以做到每一层隐层都和输入序列大小一样,并且计算量降低,感受野足够大。

    2. 时序预测要求对时刻t 的预测yt只能通过t时刻之前的输入x1到xt-1来判别(像隐马尔科夫链)。这在CNN里面就叫做因果卷积(causalconvolutions),这是通过限制卷积窗口滑动做到的。
      在这里插入图片描述
      TCN还为了提高准确率,还加入了残差卷积的跳层连接,以及1×1的卷积操作:
      在这里插入图片描述
      TCN中残差连接的示例。蓝线是残差函数中的过滤器,绿线是身份映射。可以看出TCN 只是一维CNN的一个结构创新。

    译码效果

    参考文献

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  • SwiftUI给我们内置了一些颜色,但是无法满足我们个性的颜色...什么是 十六进制颜色 十六进制颜色就是在软件中设定颜色值的代码。在很多软件中,都会遇到设定颜色值的问题。人的眼睛看到的颜色有两种: 一种...

    SwiftUI给我们内置了一些颜色,但是无法满足我们个性化的颜色需求。在网页编码中十六进制颜色码赋予我们极大的方便,那么SwiftUI是否使用呢?

    看完本文您将掌握的技能

    • 了解十六进制颜色码
    • 获取SwiftUI使用十六进制颜色码的代码

    什么是 十六进制颜色码

    十六进制颜色码就是在软件中设定颜色值的代码。在很多软件中,都会遇到设定颜色值的问题。人的眼睛看到的颜色有两种: 一种是发光体发出的颜色,比如计算机显示器屏幕显示的颜色; 另一种是物体本身不发光,而是反射的光产生 十六进制颜色。

    代码实现

    
    extension Color {
        init(hex: Int, alpha: Double = 1) {
            let components = (
                R: Double((hex >> 16) & 0xff) / 255,
                G: Double((hex >> 08) & 0xff) / 255,
                B: Double((hex >> 00) & 0xff) / 255
            )
            self.init(
                .sRGB,
                red: components.R,
                green: components.G,
                blue: components.B,
                opacity: alpha
            )
        }
    }
    
    

    代码调用

    Color(hex:0x87CEEB)
    

    技术交流

    QQ:3365059189
    SwiftUI技术交流QQ群:518696470

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  • 不久前,中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,成为5G控制信道eMBB场景编码方案。消息一出,在网络上就炸开了锅,甚至有媒体用“华为碾压高通,拿下5G时代”来形容这次胜利。那么,媒体报道是否名副其实,...

    不久前,中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,成为5G控制信道eMBB场景编码方案。消息一出,在网络上就炸开了锅,甚至有媒体用“华为碾压高通,拿下5G时代”来形容这次胜利。那么,媒体报道是否名副其实,除了编码之外,5G还有哪些关键技术呢?

    科普:5G网络关键技术详解

      5G通信到底是什么

    5G,顾名思义是第五代通信技术,3GPP定义了5G三大场景:

    增强型移动宽带(eMBB,Enhance Mobile Broadband),按照计划能够在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和10Gbps峰值速率,在流量热点区域,可实现每平方公里数十Tbps的流量密度。

    海量物联网通信(mMTC,Massive Machine Type Communication),不仅能够将医疗仪器、家用电器和手持通讯终端等全部连接在一起,还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,并提供具备超千亿网络连接的支持能力。

    低时延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable & Low Latency Communication),主要面向智能无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务,能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

    从中可以看出,相对于4G通信,5G通信能够提供覆盖更广泛的信号,而且上网的速度更快、流量密度更大,同时还将渗透到物联网中,实现智慧城市、环境监测、智能农业、工业自动化、医疗仪器、无人驾驶、家用电器和手持通讯终端的深度融合,换言之,就是万物互联。

    科普:5G网络关键技术详解

      5G通信有哪些关键技术

    有媒体将中国华为主推的Polar在信道控制eMBB场景中击败美国主推的LDPC和法国主推的Turbo2.0,认为是华为掌握了5G的核心专利,并用“华为碾压高通,拿下5G时代”来形容。但这种描述是比较值得商榷的。

    本次高通和华为争夺的eMBB场景编码方案,就这件事情本身而言还不能成为核心专利。核心专利是由几个体系来组成的,一般来说,物理层都认为是最核心的关键技术,这其中就包括编码,编码一方面可以传递信号,同时编码技术也可以增加抗干扰能力,Turbo2.0、Polar Code、LDPC就是目前法国、中国、美国主推的编码方案。

    另外一个就是多址,多址技术指的是解决多个用户同时和基站通信的问题,怎么来分享资源的技术,第一代通信采用的是FDMA技术,第二代通信采用的是TDMA技术,第三代通信采用的是CDMA技术,第四代通信采用的是OFDMA技术,5G时代多址是一个很关键的争夺点,现在流行看法就是NOMA。不过,4G奠基性技术“软频率复用”的发明人杨学志不久前撰文《NOMA只是一个误解》,认为NOMA未必能问鼎5G时代,依旧存在一定变数。

    还有一项关键技术就是多天线,多天线是一种增加容量的技术,在理论上能把容量提高很多倍。简单的说,就是在现有多天线的基础上通过增加天线数,甚至配置数十根甚至数百根以上天线,支持数十个独立的空间数据流,实现用户系统频谱效率的大幅提升。现在比较火的是MIMO技术,大规模MIMO技术不仅能够在不增加频谱资源的情况下降低发射功率、减小小区内以及小区间干扰,还能实现频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级。此外,射频调制解调技术也属于关键技术。

    科普:5G网络关键技术详解

      为何说“华为碾压高通,拿下5G时代”名不副实

    所谓核心专利,是指能在物理层方面做出基础性的创新并掌握话语权的专利技术,所谓话语权就是,一旦技术商用后,就具备狮子大开口的技术实力。比如高通在3G时代掌握拥有软切换和功率控制两大核心专利以及两千项外围专利,具备了像爱立信、华为、诺基亚、中兴等全球通信厂商征收“高通税”的技术资本。华为如果仅凭一项Polar码是构不成核心专利的,何况Polar码也并非华为原创。

    美国高通主推的LDPC是由国际信息领域泰斗Gallager约五十年前提出的,经过50多年的发展和改进,技术已经非常成熟,虽然由于提出的时间较早,部分理念已经不能称之为先进,但经过多次改进和扩展,依旧是非常优秀的技术。

    法国主推的Turbo2.0是Turbo的延伸和发展,Turbo码是4G时代使用的编码之一,在技术上同样非常成熟。而中国主推的Polar码是由土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授(是Gallager的学生)在2008年首次提出,polar码的优势在于纠错能力强,而且是世界上唯一一种已知的能够被严格证明达到信道容量的信道编码方法,这对于高带宽网络的规范管理具有重要的意义,在某些应用场景中已经取得了和Turbo码和LDPC码相同或更优的性能。但劣势也非常明显,就是诞生时间太短,技术不够成熟。

    本次Polar码战胜LDPC码和Turbo码赢得的是eMBB场景短码控制信道。之前说过,3GPP定义了5G三大场景:增强型移动宽带(eMBB)、海量物联网通信(mMTC)、低时延、高可靠通信(uRLLC)。而华为这次仅仅获得了eMBB场景中短码的控制信道,而高通却斩获了eMBB场景的长码和短码的编码信道,而且mMTC和URLLC场景的编码方案还悬而未决。抛开之前提到的多址技术、多天线技术、射频调制解调技术等关键技术,仅仅凭华为在编码上取得了eMBB场景中短码的控制信道,一些媒体就声称“华为碾压高通,拿下5G时代”,这既不符合客观实际,也颇有捧杀的嫌疑。

    诚然,本次能够在编码标准的制定上占据一席之地是中国通信产业取得的胜利和实力的体现,但也不可忘乎所以,将取得的局部性胜利定义为“拿下5G时代”。

    本文转自d1net(转载)

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