华北电力大学 张京席,鲁越,陈智雄:电力线信道中极化码译码算法的改进

学术   科技   2024-08-26 17:10   北京  

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引文信息


张京席,鲁越,陈智雄.电力线信道中极化码译码算法的改进[J].电力信息与通信技术,202422(5)17-24

ZHANG Jingxi,LU Yue,CHEN Zhixiong.Improvement of polar code decoding algorithm in power line channel[J].Electric Power Information and Communication Technology,2024,22(5):17-24(in Chinese)


01

研究背景


电力线通信(power line communication,PLC)是一种利用目前已有的电力线资源传输信号的通信方式。该方式成本低、覆盖范围广,现已成为通信和网络中重要的竞争技术之一。但由于电力线最初并不作为传输信号的通道,信道特性相对恶劣,研究人员一直致力于提升其可靠性和有效性,信道编码就是其中的关键技术。现代编码方案中,LDPC码、Turbo码和极化码已经在PLC信道上进行了评估,并且有明显的增益。与LDPC码和Turbo码相比,极化码具有更低的复杂性,并且是第一个被证明可以达到香农极限的纠错码。因此本文主要研究内容是针对极化码的编译码方式做出改进,并将其应用到PLC信道上。


02

主要创新点



1)本文提出的SCA-SCL-BF译码算法主要思想是在CA-SCL算法的基础上进行分段译码并且对错误比特进行翻转,T为最大翻转次数。编译码算法流程如图1所示。
图1  SCA-SCL-BF编译码算法流程
2)然后在MATLAB环境中对SCA-SCL-BF译码算法进行了仿真分析。
①在AWGN信道中,用高斯近似法确定极化码的信息位,并与CA-SCL、SCF以及SCLF译码算法的误块率(block error rate,BLER)性能和计算复杂度进行了对比,如图2所示,结果表明该算法在AWGN信道上具有优越性。
图2  不同译码算法BLER性能对比
②在PLC信道上采用启发式容量方法对极化码进行构造,利用SCA-SCL-BF算法进行译码,得到误码性能,并与文献[11]中的结果进行比较,如图3所示,结果表明该算法适合SNR相对较高的PLC应用场景。
图3  本文算法与文献[11]结果比较

03
解决的问题和意义

本文主要针对PLC信道下极化码的译码算法展开研究,先简述了极化码主要译码算法的发展,然后在CA-SCL译码算法的基础上,提出了一种基于Rate1子块的SCA-SCL-BF译码算法,并在AWGN和PLC两种信道上进行了仿真,结果表明,SCA-SCL-BF算法的性能相较于公开文献中性能在信噪比大于0 dB时有显著提升。该算法对于提升电力线传输性能有重要意义。




作者介绍

张京席
张京席(1973),男,讲师,通信作者,主要研究方向为信道编码技术,zhjx@ncepu.edu.cn。
鲁越(1999),女,硕士研究生,主要研究方向为信道编码技术。
陈智雄(1983),男,副教授、硕士生导师,主要研究方向为电力物联网、无线通信技术等。


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