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  • 本文通过分析信道编码技术的发展现状,对其在5G 移动通信中的应用价值和意义进行了研究。同时,本文结合时代技术发展的特点,对 Turbo 码、LDPC 码与 Polar 码在5G 移动通信中的应用方法进行了探讨。这些研究对5G ...
  • 1. 信道编码技术在移动通信中应用 蜂窝移动通信系统在过去几十年中迅猛发展,使得用户彻底摆脱终端设备束缚,变成社会发展和进步必不可 可少工具。纠错编码作为不可或缺一环,在移动通信系统中有着广泛...

    1. 信道编码技术在移动通信中的应用

    蜂窝移动通信系统在过去几十年中迅猛发展,使得用户彻底摆脱终端设备的束缚,变成社会发展和进步的必不可
    可少的工具。纠错编码作为不可或缺的一环,在移动通信系统中有着广泛的应用。

    • 第一代通信系统是模拟通信系统,业务信道采用模拟信号传输,而控制信道传输数字信令并进行了信道编码与数字调制操作。以英国系统为例,基站与终端信道编码采用不同的BCH编码,编码后重复5次发送以提高衰落信道性能。

    • 第二代移动通信系统,如欧洲的GSM系统、北美的IS-95都是数字通信系统。

      • GSM在全速率业务信道与控制信道采用了约束长度为5,码率为1/2的卷积码。具体来说,GSM全速率业务信道20ms业务帧包含260个比特,其中50个最重要的比特、132个重要比特、78 个不重要比特。50个重要比特首先进行循环冗余校验(Cyelic Redundancy Check, CRC)编码得到53个比特的码字,然后与后面的132个重要比特与4个全零尾比特一起采用 1/2码率的卷积码进行编码得到378个比特,最后的78个比特不予保护得到456个比特的语音编码块。对于半速率业务信道为了改善通话质量采用码率为1/3,约束长度为5的卷积编码。GSM控制信道采用外码为Fire码、内码为卷积码的串行级联编码方案,由于 Fire码适于检测与纠正突发错误码,与善于纠正随机错误的卷积码结合可以进一步提高控制信令的可靠度。
      • IS-95 窄带CDMA系统的纠错编码是分别按照前向链路与反向链路来设计的,主要包括卷积编码与CRC编码。前向链路中除导频信道之外的同步信道、寻呼信道、业务信道都采用了约束长度为9,码率为1/2的(2,1,9)卷积码,反向链路(包括业务信道和接入信道)则采用了约束长度为9,码率为1/3的(3,1,9)卷积码。反向链路卷积码的码率更低,具有更强的纠错能力,有利于提高基站采用非相干解调接收时的抗干扰能力。
    • 第三代移动通信与2G相比要提供更高的传输速率、更多形式的数据业务,所以纠错编码提出更高要求。3G仍然以IS-95中的卷积码作为语音信道和各个控制信道的纠错编码方案。确定Turbo码为数据、多媒体等业务的编码方案。

    • 第四代移动通信(LTE) 同样采用了卷积码与Turbo码作为纠错编码方案,而且卷积码用于控制信道,Turbo 码用于数据信道。与WCDMA的纠错编码方案相比,LTE对纠错编码方案进行了进一步优化。LTE卷积编码采用1/3码率的咬尾卷积码(Tail- Biting Convolutional Codes,TBCC),约束长度为7。LTE TBCC有6个移位寄存器,其初始值用信息比特的最后6个比特进行初始化,如此一来,移位寄存器的初始与最后状态是相同的,与尾比特归零操作相比,TBCC降低了尾比特的开销,这对于信息比特长度很短的控制信令来说会明显提高其频谱效率。

      LTE Turbo编码结构与WCDMA相近,但是分量码间的内部交织器与WCDMA完全不同。LTE Turbo采用二次置换多项式(QPP)交织器。QPP交织器的主要优点是无冲突交织处理,能够支持并行译码,相对于WCDMA Turbo码的串行译码能够显著提高译码速度。

      LDPC码作为另外一种接近Shannon限的信道编码,虽然由于早期研究不够成熟,错过了3G与4G标准,但其出色的性能,较低的译码复杂度使其被多个重要的国际标准采纳,如Wi-Fi、WiMax、CCSDS等。

    2. 5G中的信道编码方法与标准化

    LTE中使用Turbo码和TBCC作为数据信道和控制信道的主要编码方案,提供了很好的性能。由于NR中定义了新的应用场景,对系统带宽、吞吐率、时延和可靠性的需求较4G大大提升,因此需要重新设计信道编码方案。

    3GPP关于5G信道编码技术方面的工作计划可以分为3个阶段。

    • 第一阶段的主要工作是确定5G采用的编码类型,具体包括选择5G候选信道编码方案、确定评估准则、对候选方案进行评估等工作。
    • 第二阶段的主要工作是具体构造用于5G的LDPC码和Polar码,主要内容包括LDPC码参数的选择和校验矩阵的设计,以及Polar 码的构造、Polar 序列的设计、编译码算法和CRC添加方式等。
    • 第三阶段的主要工作是对信道编码技术的编码链(coding chain) 进行了讨论和研究,具体研究内容包括编码块分段、CRC添加、信道交织、速率匹配等。

    经过漫长曲折的讨论,最终于2017年年底美国Reno会议基本完成5G在eMBB场景的数据信道、控制信道、广播信道编码的设计工作,相关内容目前已经被写入NR的R15规范

    在关于LDPC和Polar编码方案相关议题上,华为、三星、高通、诺基亚、中光联发科、大唐、爱立信、LG等公司积极参与NR信道编码标准化进程,提出了大量的技术提案,对5G信道编码方案标准化做出了重要的贡献。

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  • 信道编码算法的发展和应用

    千次阅读 2018-11-23 14:15:01
     由于无线信号是敏感而脆弱,易受干扰、弱覆盖等影响,发送数据和接收到数据有时候会不一致,比如手机发送1 0 0 1 0,而基站接收到却是1 1 0 1 0,为了纠错,无线通信系统就引入了信道编码技术。...

    一、什么是信道编码算法

            由于无线信号是敏感而脆弱的,易受干扰、弱覆盖等影响,发送的数据和接收到的数据有时候会不一致,比如手机发送的1 0 0 1 0,而基站接收到的却是1 1 0 1 0,为了纠错,无线通信系统就引入了信道编码技术。

            在上个世纪40年代以前,人们认为只有通过增加发射功率和重传的方式,才能减少这种通信错误。直到1948年香农提出了伟大的香农定理,人们才认识到,可以通过信道编码的方式来实现可靠通信。

            所谓信道编码,也叫差错控制编码,就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息是和原数据相关的,再在接收端根据这种相关性来检测和纠正传输过程产生的差错,从而对抗传输过程的干扰。

     

    二、香农定理

            香农定理是所有通信制式最基本的原理,它描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。其用公式可表示为:

    其中:C是信道支持的最大速度或者叫信道容量;B是信道的带宽;S是平均信号功率;N是平均噪声功率;S/N即信噪比。

            香农定理给出了信道信息传送速率的上限(比特每秒)和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同,所支持的单载波最大吞吐量的不同。

    理解香农公式须注意以下几点:

    (1)信道容量由带宽及信噪比决定,增大带宽、提高信噪比可以增大信道容量;

    (2)在要求的信道容量一定的情况下,提高信噪比可以降低带宽的需求,增加带宽可以降低信噪比的需求;

    (3)香农公式给出了信道容量的极限,也就是说,实际无线制式中单信道容量不可能超过该极限,只能尽量接近该极限。在卷积编码条件下,实际信道容量离香农极限还差3dB;在Turbo编码的条件下,接近了香农极限。

    (4)LTE中多天线技术没有突破香农公式,而是相当于多个单信道的组合。

            香农定理可以变换一下形式成为:

            这个C/B就是单位带宽的容量(业务速率),就是频谱利用率的概念,也就是说香农定理给出了一定信噪比下频率利用率的极限。

    三、信道编码发展史

    1、1949年R.Hamming和M.Golay提出了第一个实用的差错控制编码方案——汉明码

    2、M.Golay先生研究了汉明码的缺点,提出了Golay码,1979~1981年间被用于美国国家航空航天局太空探测器Voyager的差错控制系统,将成百张木星和土星的彩色照片带回地球。

    3、分组码——RM码。在1969年到1977年之间,RM码广泛应用于火星探测,同时,其快速的译码算法非常适合于光纤通信系统。

    4、循环码,也叫循环冗余校验(CRC)码。循环码也是分组码的一种,其码字具有循环移位特性,这种循环结构大大简化了编译码结构。

            /*以上编码方案都是基于分组码实现,分组码主要有两大缺点:一是在译码过程中必须等待整个码字全部接收到之后才能开始进行译码,二是需要精确的帧同步,从而导致时延较大、增益损失大。*/

    5、Elias于1955年提出卷积码。

    /*卷积码与分组码的不同在于:它充分利用了各个信息块之间的相关性。在卷积码的译码过程中,不仅从本码中提取译码信息,还要充分利用以前和以后时刻收到的码组,从这些码组中提取译码相关信息,而且译码也是连续进行的,这样可以保证卷积码的译码延时相对比较小。你说卷积码的问题?那就是“计算复杂性”问题。其增益与香农理论极限始终都存在2~3dB的差距。*/

    6、Viterbi于1967年提出的Viterbi译码算法。卷积码在通信系统中得到了极为广泛的应用,如GSM、 IS-95 CDMA、3G、商业卫星通信系统等。

    7、1993年,两位当时名不见经传的法国电机工程师C.Berrou和A.Glavieux声称他们发明了一种编码方法——Turbo码,可以使信道编码效率接近香农极限。Turbo绕过数学理论,通过迭代译码的办法解决了计算复杂性问题。Turbo码也成为了3G/4G移动通信技术所采用的编码技术。 

    ▲Turbo码的译码器有两个分量码译码器,译码在两个分量译码器之间进行迭代译码,故整个译码过程类似涡轮(turbo)工作,所以又形象的称为Turbo码。

    /*由于Turbo码采用迭代解码,必然会产生时延,所以对于实时性要求很高的场合,对于即将到来的超高速率、超低时延的5G需求,Turbo码又遇到瓶颈,因此,在5G时代就出现了Polar码和LDPC码之争。*/

    8、LDPC和Polar码闪亮登场。

            LDPC码是由MIT的教授 Robert Gallager在1962年提出,这是最早提出的逼近香农极限的信道编码,2000年左右被WiFi标准采纳。LDPC有啥优势呢?LDPC基于高效的并行译码构架实现,其译码器在硬件实现复杂度和功耗方面均优于Turbo码。

            Polar码是由土耳其比尔肯大学教授E. Arikan在2007年提出,是被理论证明可达到香农极限的编码方案。Polar码有啥优势呢?Polar码兼具较低的编码和译码复杂度,不存在错误平层(error floor)现象,误帧率(FER)比Turbo低得多,Polar码还支持灵活的编码长度和编码速率,各方面证明比Turbo码具备更优的性能。

            因此,最后3GPP在5G时代抛弃了Turbo码,选择了LDPC为数据信道编码方案,Polar为广播和控制信道编码方案。因为各种编码方案的优缺点不同,需对其硬件实现复杂度、功耗、灵活性、成熟度等进行综合考量,One code does not fit all,没有“一刀切”的处方。

    四、信道编码的应用

    名称

    应用

    类型

    汉明码

    闪存的纠错

    分组码

    Golay码

    美国国家航空航天局太空探测器

    分组码

    RM码

    火星探测

    分组码

    循环冗余校验(CRC)码

    数据存储和通讯,如:通讯协议X.25的FCS(帧检错序列),WinRAR、NERO、ARJ、LHA等压缩工具,磁盘驱动器的读写,通用的图像存储格式GIF、TIFF等。

    分组码

    Viterbi

    GSM、CDMA、3G、WIFI802.11、DVB-T、DVB-S

    卷积码

    Turbo

    4G/LTE

    卷积码

    LDPC

    5G、DVB-S.2、WiMax

    卷积码

    Polar

    5G

    卷积码

     

     

     

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  • 论信源编码与信道编码李希夷201110404107摘要:如今社会已经步入信息时代,在各种信息技术中,信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输,数字通信已经成为重要...信源编码和信道编码的发展历程信源编码:最...

    论信源编码与信道编码

    李希夷

    201110404107

    摘要:

    如今社会已经步入信息时代,在各种信息技术中,信息的传输及通信起着支撑

    作用。而对于信息的传输,数字通信已经成为重要的手段。而在数字通信系统

    中,信源编码和信道编码在信息的传送过程中起到了至关重要的作用,这要求

    我们对信源编码和信道编码的了解和认识有更高的层次。

    关键词:

    信息传输

    数字通信

    信源编码

    信道编码

    正文:

    一.信源编码和信道编码的发展历程

    信源编码:

    最原始的信院编码就是莫尔斯电码,另外还有

    ASCII

    码和电报码都是信源

    编码。

    但现代通信应用中常见的信源编码方式有:

    Huffman

    编码、

    算术编码、

    L-Z

    编码,这三种都是无损编码,另外还有一些有损的编码方式。信源编码的目标

    就是使信源减少冗余,更加有效、经济地传输,最常见的应用形式就是压缩。

    相对地,信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减,通过增加冗余,如校验码

    等,来提高抗干扰能力以及纠错能力。

    信道编码:

    1948

    Shannon

    极限理论

    1950

    Hamming

    1955

    Elias

    卷积码

    1960

    BCH

    码、

    RS

    码、

    PGZ

    译码算法

    1962

    Gallager LDPC

    (

    Low Density Parity Check

    ,低密度奇偶校验)码

    1965

    年B-

    M

    译码算法

    1967

    RRNS

    码、

    Viterbi

    算法

    1972

    Chase

    氏译码算法

    1974

    Bahl MAP

    算法

    1977

    IMaiBCM

    分组编码调制

    1978

    Wolf

    格状分组码

    1986

    Padovani

    恒包络相位/频率编码调制

    1987

    Ungerboeck

    TCM

    格状编码调制、

    SiMonMTCM

    多重格状编码调制、

    WeiL.F.

    多维星座

    TCM

    1989

    Hagenauer SOVA

    算法

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  • 信道编码综述

    2018-06-01 23:03:29
    随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展,每天都在不断涌现新的通信业务和信息业务,同时用户对通信质量、数据传输...随着信道编码理论和数字通信技术不断发展信道编码技术会在通信工程领域得到越来越广泛的应用。
  • 信道编码理论

    2014-05-29 23:53:54
    用于学习信道编码理论,以及对该课程复习引言(介绍信道编码技术六十多年的发展 历程及关键人物) (2课时) 基本概念与近世代数 (4课时) 线性分组码 (4课时) 卷积码与turbo码 (8课时) LDPC码 (2课时) 有限...
  • 信道编码绪论

    千次阅读 2018-05-15 07:49:29
    1.研究背景 信息化是当今社会最鲜明特点,而信息传递离不开通信技术,目前通信技术已经融合和计算机技术和遥感等技术,成为了经济发展的一种强有力推动力。通信主要目的是传递包含在消息中信息,更加引起...

    1.研究背景   

    信息化是当今社会最鲜明的特点,而信息的传递离不开通信技术,目前通信技术已经融合和计算机技术和遥感等技术,成为了经济发展的一种强有力的推动力。

    通信的主要目的是传递包含在消息中的信息,更加引起人们关注的是消息中的有效内容,即信息。图1给出了通信系统的一般模型,在图中发送端的信息源就是把日常生活中的各种消息转换成电信号的一种设备,发送设备是把信息源产生的电信号通过调制或者是编码等手段使得产生信号跟要发送的信道匹配,在通信中信道是一种不可或缺的传输媒介,信道可以把发送端的电信号传送给接收端。接收设备从信道中接收到传递的电信号,并且把这个电信号经过放大和反变化,从而恢复出受损的原始信号,受信者就是消息的接收者,也就是消息的目的地。

    通信技术从开始发展到现在己经经历了四代通信系统。第一代通信系统(1G)主要是模拟通信系统,但是这个通信系统有着很多的缺陷,经常会出现串号盗号的现象。从1G跨入第二代通信系统(2G)的分水岭是从模拟调制升级到了数字调制,因此2G也具有了高倍的保密性,系统的容量在增加,并且能够提高多种业务服务,具有频谱利用率高、抗噪声、抗干扰、能够实现通信的安全加密、降低设备成本的优点。第三代通信系统(3G)中示意码分多址(CDMA)作为移动系统的技术基础的,我国在2009年1月7日分别给中国移动,中国联通和中国电信颁发了3个3G的牌照。随后第4代通信系统((4G)是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、音频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,并且能够满足几乎所有用户对无线服务的要求。第五代通信系统(SG),是4G的延伸,目前正在研究中。5G具有以下六大关键技术:高频段传输;新型多天线传输技术;同时同频全双工技术;D2D技术;密集组网和超密集组网技术;新型网络架构。

    2.信道编码史

    1948年,Shannon发表开创性文章“通信的数学理论”;
    1950年,Hamming发明了汉明码;
    1955年,Elias引入了卷级码;
    1957年,Prange提出了循环码;
    1960年,Bose/Chaudhuri/ Hocquenghem发明了BCH码;Reed和Solomon提出了RS码;
    1962年,Gallager提出了LDPC码;
    1967年,Berlekamp引入了BCH/RS码的快速译码算法;
    1968年,Gallager著书《Information theory and reliable communication》;
    1971年,Viterbi引入卷级码的最大似然译码;
    1972年,BCJR算法的提出;
    1981年,Tanner提出了用于理解信道编码理论的Tanner图;
    1982年,Ungerboeck引入编码调制;
    1993年,Berrou/Glaveieux/Thitimajshima提出了Turbo码;
    1995年,MacKay重新发现了LDPC码;
    1997年, Host/Johannesson/Ablov提出了编织卷级码。
    2000年,Aji与McEliece总结了应用消息传递思想进行译码的码型;

    2003年,Koetter与Vardy提出了RS码的代数软判决译码;

    2.1代数编码

    在信道编码技术最早的数十年中,代数编码一直是主要的研究对象,更准确的说是F2域内的线性分组码。在香农的证明中,渐进性能下足够长的码在平均意义下可以达到任意小的差错性能,随机编码的码字都是好码,Elias等人证明在重要的一大类信道中,线性码足够可以达到信道容量。线性码可以看做线性空间的一个子空间,只需要对纬度N的NR个基进行存储就可以实现编码。汉明距离是衡量性能的一个非常重要的指标,线性编码中成对差错概率的计算和最小汉明距离有很大的关系,编码界常用(N,k,d)表示编码长度N、信息长度k、最小汉明距d的码字。代数编码的主要目标是在给定参数(N,k)的条件下,从码字空间的所有2^N个向量选取2^k个构成线性码,并且使得d的取值尽可能大。在二进制对称信道下,最佳的译码准则即是选择距离接收到的N维向量最近的一个合法码字作为译码结果,这实际上相当于寻找一组线性码使得任意两个码字之间的最小差异尽可能大。最小汉明距离可以认为是对应了最坏情况,直观上说,通过提升d的值,就意味着最坏情况不至于那么“坏”。


    对于线性码可以采用硬判决译码,即先行接收到的实数序列转换成{0,1}组成的序列之后在执行相应的译码算法。对于一个最好汉明距离为d的线性码,它能够纠正所有不超过d/2个信道引起的错误。最早期具有代表性的线性码主要有汉明码,格雷码,RM码等,紧接着人们将有限域理论充分运用到线性码研究中,代数编码迎来了较为鼎盛的时期。对于研究者们一直致力于寻找尽可能大的d的这一目标,提供了非常好的理论基础,例如BCH码,RS码等。

    尽管代数编码的研究取得了丰硕的成果,然而已有的代数编译码方案距离香农界依然很远。经过五、六十年代的研究,有不少学者都认为未来编码研究的工作已经所剩无几了。1971年在弗罗里达召开了一次著名的主题为“编码己死”( Coding is Dead)的研讨会。具有讽刺意味的是,1971年以后,编码理论研究不仅没有萧条反而日渐兴胜,新的研究成果不断地被提出并应用到实际通信应用中。受到香农利用概率对编码进行建模的启示,随机编码或者称为概率编码在七十年代以后得到了飞速地发展。

    2.2概率编码

    不同于代数编码的设计准则,即“构造使最小汉明距离最大化的码字空间”,概率编码的研究更关注于“在编译码复杂度受限的情况下找出具有最优平均性能和较为合适的复杂度的一类码”。概率编码在译码的全过程,包括译码器的输入、输出以及中间级,全面使用软信息。

    概率编码的代表案例包括卷积码、乘积码、级联码、格码调制以及分组码的格译码算法等。最早出现的和代数码具有明显不同设计思路的编码是卷积码,和代数码不同的是,卷积码采用流编码,利用移位寄存器和二进制加法器对输入信息流进行源源不断的编码。在卷积码中有两类序列:一个是观测序列,即我们能够观测到的码字序列;另一个是状态序列,它是由移位寄存器的状态来决定的。其译码方案包括序列搜索算法(Sequential SearchAlgorithm)、维特比算法(Viterbi Algorithm),BCJR算法(BCJAlgorithm)等。其中维特比算法充分利用了马尔科夫状态序列与观测序列之间的数学关系,将状态序列的一步转移特性从初始状态逐步向最终状态推进,将复杂度降低到了可以有效实现的程度。维特比算法也可以看做是一种动态规划算法,正是因为隐含着马尔科夫状态序列的卷积码具有最优子结构,才使得维特比算法能够在较低复杂度的条件下达到最优译码性能。卷积码的出现也让人们开始更多地采用软译码,而不再是对接收序列做硬判决之后再译码,这样也可以利用更多的信息来提升译码性能。法采用前向后向迭代计算概率的方式译码,虽然其复杂度比维特比算法要高,BSJR算法然而其性能却差异不大,而且它采用的是软输入软输出算法,是后来著名的Turbo码的非常有效的译码算法。BCJR的译码算法推导过程运用了很多针对马尔科夫状态序列的处理思路,其根本思想还是利用马尔科夫的一步转移特性。通过引入当前时刻的状态,便可以对该状态的可能取值情况使用全概率公式相加,并适当使用贝叶斯公式导出迭代关系。

    Berrou等人Turbo码的发明是现代编码理论的重大突破,它改变了人们对经典编码理论的认识,特别是Turbo码的性能突破了信道截止速率,这个速率在此之前一直被人们认为是可实现复杂度下编码的实际极限界,香农界只是一个理论界,在信道截止速率之下的高复杂度卷积码也可以通过堆栈或Fano译码等算法在低复杂度下完成译码,而高过这一截止速率的卷积码虽然Fano等算法依然有效但复杂度无法保证,译码时堆栈可能会不断的进出形成震荡。Turb。码的原始结构是通过交织器将两个卷积码并行级联起来并采用迭代译码的算法来逼近最大似然准则,交织级联使得Turb。码有大的约束距离,这也是香农理论中一个好码应该具备的性质,另外迭代译码算法的应用使得Turb。码的译码性能尽量收敛到最大似然界上来。自此之后Turbo迭代译码原理在各个领域有着广泛的应用。

    现代编码理论另一个重大的突破就是Gallager在20一世纪60年代提出的LDPC码的再发现,LDPC码中使用的因子图、置信传播算法等思想也成为了现代编码理论中的核心理论。Wiberg等人将Turb。码和LDPC码统一到了在图上的编码,MacKay和Neal提出在这之上的置信传播算法也和机器学习、计算机科学等领域有着内在的联系。将密度进化、置信传播算法等进行最优化,人们己经构建出在高斯信道下和香农限相差0.0045dB的编码,而且许多新的LDPC码或其他编码方案也在不断构建出来。虽然人们相信LDPC码是可以达到香农界的,但至信道极化码发明之前所有的编码方案都无法理论上证明可以在一个广泛信道下达到香农界。

    虽然Turbo码和LDPC码被证明已经非常接近香农容限,但是实际中有限码长时也是达不到这一理论性能的,所以众多学者也一直在寻找更好的编码方案。信道极化的概念是2008年Arikan在国际信息论ISIT会议上首度提出的。2009年他就提出了极化码(PolarCodes]的概念及编译码方式,极化码是目前仅有的一种被严格数学证明,在码长足够长时能够实现香农信道容量的一种信道编码方式。极化码经过信道的组合和拆分可以将N个独立的有相同参数的信道变成N个具有相关性,且信道容量分布发生变化的信道,信道总容量保持不变。经过极化后容量也发生极化现象:一部分信道容量增大,一部分信道容量减小,这就给信道编码提供了很好的理论依据。就这样随着研究工作者们的不断努力,现代编码的性能已经达到了香农限,而人们追求真理的思想将永不止步。

    3.极化码-Polar code

    2008年,Erdal Arikan在国际信息论ISIT会议上首次提出了信道极化(Channel Polarization)的概念;2009年在“IEEE Transaction on Information Theory”期刊上发表了一篇长达23页的论文更加详细地阐述了信道极化,并基于信道极化给出了一种新的编码方式,名称为极化码(Polar Code)。极化码具有确定性的构造方法,并且是已知的唯一一种能够被严格证明“达到”信道容量的信道编码方法。

    2016年11月18日,在美国内华达州里诺召开的3GPP RAN1 #87次会议,确定Polar Code作为5G eMBB(增强移动宽带)场景下控制信道编码方案。

    从代数编码和概率编码的角度来说,极化码具备了两者各自的特点。首先,只要给定编码长度,极化码的编译码结构就唯一确定了,而且可以通过生成矩阵的形式完成编码过程,这一点和代数编码的常见思维是一致的。其次,极化码在设计时并没有考虑最小距离特性,而是利用了信道联合(Channel Combination)与信道分裂(Channel Splitting)的过程来选择具体的编码方案,而且在译码时也是采用概率算法,这一点比较符合概率编码的思想。

    参考文献:

    [1]Arikan E. Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes[C]// IEEE International Symposium on Information Theory. IEEE, 2008:1173-1177.

    [2]Arikan E. Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2008, 55(7):3051-3073.

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  • 基于H.264立体视频信源信道联合编码技术研究,张景正,张小频,立体显示技术的不断发展使得立体视频编解码技术受到人们越来越多的关注。然而立体视频数据量大且难于传输的问题一直制约着立体视
  • 深空通信信道编码方式研究,魏宇星,李绍胜,现代深空通信的快速发展对深空通信可靠传输技术的要求越来越迫切,选择一种有强纠错能力的信道编码成为必须。本文用AWGN 信道对深�
  •  视频编码技术基本是由ISO/IEC制定MPEG-x和ITU-T制定H.26x两大系列视频编码国际标准推出。从H.261视频编码建议,到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一个共同不断追求目标,即在尽可能低码率(或存储容量)下...
  • 了解数据编码技术,学习二/八/十/十六等各种进制间数据转换 了解网络基本概念,掌握计算机网络技术中TCP/IP基础知识 了解HTTP协议基本概念以及在互联网应用开发中所起作用 关注信息技术行业最新动态及顶尖...
  • turbo码技术的发展

    2012-06-10 18:19:26
    该文档说明了wcdma中的信道编码算法turbo码的发展
  • 水声通信技术的发展

    千次阅读 2019-11-05 16:51:30
    介绍了水声通信技术的发展历程,分析了水声通信系统由于水声信道的特性而表现出的特点。列出了水声通信系统的研究进展,得出水声通信系统已经取得了发展,但任需要完善的结论。 关键词:水声通信;水声信道;调制;...
  • 一、 视频编码技术的发展历程  视频编码技术基本是由ISO/IEC制定的MPEG-x和ITU-T制定的H.26x两大系列视频编码国际标准的推出。一个共同的不断追求的目标,从H.261视频编码建议,到H.262/3、MPEG-1/2/4等,即在尽...
  •  近年来,随着高速宽带无线技术的发展与应用,无线视频通信正成为人们广泛关注的领域。如何显着提高无线通信系统中的频谱效率,以满足日益增长的通信容量的需求,成了世界范围内广泛关注和急需解决的问题。多输入多...
  • 0111月16日下午,电气信息学院在4205教室举办题为“信息论与编码—...之后通过不同例子,讲解了无失真信源编码、有噪离散信道编码和限失真信源编码三种编码方式编码原理、译码规则和应用条件;接着介绍了编译...
  • 随着多媒体市场迅猛发展,百万像素数码相机、各种功能强大彩屏手机等数字消费产品逐渐普及。这些多媒体应用均需要处理高质量、高分辨率大图像,这对存储介质容量和传输信道的带宽都提出了新要求。图像压缩...
  • 编号: GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY 课程设计说明书 题 目RS(255,223)纠错编码的 MATLAB 仿真 目 录 TOC \o "1-5" \h \z \o "Current Document" 引言 2 1.1信道编码理论与技术的发展历程及应用 2 1.2...
  • 随着计算技术和数字通信的发展,纠错编码和密码学得到迅速的发展。 2、课题分析: 运用matlab编写程序求解任给信源符号概率的香农编码。给定一组信源符号概率,通过所编写的程序对信源符号概率编码,求出此信源符号...
  • 通信技术融入计算机和数字信号处理技术以后发生了革命性的变化,它和计算机技术、数字信号处理技术结合是现代通信技术的标志。广义上讲,用任何方法,通过任何传输媒质将消息从一个地方传送到另一个地方,均可称为...
  • 随着数字通信技术的发展和多样化商业应用的需求,语音信号处理成了数字通信中最重要、最基本的组成之一。虽然现在已经有光纤通信等大容量通信手段,但是,在移动通信、卫星通信、军事通信中,节省带宽仍然非常重要。...
  • 伴着当今通信技术的高速化,多样化的发展,频率资源显得愈加宝贵,而现在大多数的通信传输信源还是模拟的语音信息,因此对语音编码的研究越来越受到科学家的重视和关注,然而传统的语音信号编码技术已经不能满足现在...
  • 对网络编码在无线网络、P2P系统、分布式文件存储和网络安全等领域...设计简单高效实现机削,并与其他领域的技术信道编码与调制、路由算法、队列调度以及流媒体技术结合,将是网络编码发展的一个重要趋势.
  • 作为新一代移动通信技术,5G技术的迅猛发展正好切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求,5G技术定义的三大场景不但覆盖了高带宽、低延时等传统应用场景,而且还能满足工业环境下的设备互联和远程交互...
  • ldpc原理与应用-书

    热门讨论 2009-05-21 16:10:38
    信道编码技术的发展历史以及LDPC码的研究现状、信道编码和译码原理及各种译码算法,详细分析了LDPC码的特点、分析方法。LDPC信道编码技术是编码界的重要成果之一。理论研究表明:1/2码率的LDPC码在BPSK调制下的性能距...
  • GSM中基带信道处理

    千次阅读 2007-11-06 17:30:00
    概括来说,GSM系统中采用数字通信技术包括:(1)高效率信源编码技术。GSM采用带有长期预测规则脉冲激励线性预测编码(RPE-LTP),可以提供13kbit/s全速率话音数据流;若采用矢量和
  • 近年来,随着 DSP芯片技术的发展,傅立叶变换/反变换、高速Modem采用的64/128/256QAM技术、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术、插入保护 时段、减少均衡计算量等成熟技术的逐步引入,OFDM作为一种可以...
  • 信息论与编码

    2020-10-08 15:18:16
    编码是后人沿着香农指明可行方向,为寻求有效而可靠编译方法而发展起来一门学科,主要研究在有噪信道条件下各种可行的编码方案及实施技术。 信息论 信息是什么? 信息是确定性增加,信息度量(熵)是信息不...
  • 结合天线发射分集、接收分集与信道编码技术是无线通信发展的趋势,在多径传播环境中,增大阵元间距与角度扩展以及结合空时处理都有利于捕获、分离与合并多径。MIMO系统在发端与收端均采用多天线单元,运用先进无线...

空空如也

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信道编码技术的发展