《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁(yè) > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 一種基于嵌套CRC的分段極化碼設(shè)計(jì)
一種基于嵌套CRC的分段極化碼設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
李曉光
中國(guó)西南電子技術(shù)研究所
摘要： 極化碼循環(huán)冗余校驗(yàn)輔助的串行抵消列表（Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List，CA-SCL）譯碼算法隨著列表的增大，需要大量的空間存儲(chǔ)資源，導(dǎo)致其在資源受限條件下無(wú)法應(yīng)用。針對(duì)該問(wèn)題，提出了一種基于嵌套CRC的分段極化碼設(shè)計(jì)方法。通過(guò)分段內(nèi)并行、分段之間串行的碼字結(jié)構(gòu)，極大降低了存儲(chǔ)資源消耗；利用設(shè)計(jì)的嵌套CRC多重校驗(yàn)的優(yōu)異檢錯(cuò)性能，以及創(chuàng)新的分段之間串行列表譯碼算法，進(jìn)一步提高了碼字性能。仿真結(jié)果表明，所提算法在明顯低于CA-SCL譯碼算法的存儲(chǔ)資源消耗下，可以獲得更優(yōu)的譯碼性能。
中圖分類(lèi)號(hào)：TN911.22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256387
中文引用格式： 李曉光. 一種基于嵌套CRC的分段極化碼設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(8)：65-69.
英文引用格式： Li Xiaoguang. Design of partitioned polar codes based on embedded CRC[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(8)：65-69.
Design of partitioned polar codes based on embedded CRC
Li Xiaoguang
Southwest China Institute of Electronic Technology
Abstract： The Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List (CA-SCL) decoding algorithm, as the list size increases, requires substantial space storage resources, leading to its inability to be applied under resource-constrained conditions. To address this issue, a partitioned polar code design method based on embedded CRC has been proposed. This method leverages parallel processing within partitions and sequential processing between partitions to significantly reduce storage resource consumption. By capitalizing on the superior error detection capabilities of the designed embedded CRC multiple checks and the innovative sequential list decoding algorithm between partitions, the code performance is further enhanced. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm achieves superior decoding performance with notably lower storage resource consumption compared to the CA-SCL decoding algorithm.
Key words : polar codes；cyclic redundancy check aided successive cancellation list decoding；embedded CRC；sequential list

引言

極化碼是首個(gè)能夠理論證明達(dá)到信道容量的信道編碼，目前已應(yīng)用于5G標(biāo)準(zhǔn)中。Arikan根據(jù)極化碼構(gòu)造過(guò)程，提出了串行抵消（Successive Cancellation，SC）譯碼算法[1]，該算法在碼長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)有較好的性能，中短碼長(zhǎng)下性能較差。隨后串行抵消列表（Successive Cancellation List，SCL）譯碼算法[2]和循環(huán)冗余校驗(yàn)輔助的SCL（CRC-Aided SCL，CA-SCL）譯碼算法[3]相繼被提出來(lái)，通過(guò)同時(shí)保留L條譯碼路徑，并利用CRC校驗(yàn)來(lái)篩選正確的譯碼路徑，極大提高了譯碼性能。因此CA-SCL譯碼算法成為當(dāng)前的主流譯碼方案。

然而CA-SCL譯碼算法性能的提升是以增大列表L為代價(jià)的，需要同時(shí)保留L條譯碼路徑以及L個(gè)譯碼樹(shù)上的對(duì)數(shù)似然信息，計(jì)算更加復(fù)雜，也需要更多的存儲(chǔ)資源，限制了其在現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）等邏輯存儲(chǔ)資源受限場(chǎng)景下的應(yīng)用。目前極化碼的研究以提升性能和降低時(shí)延為主，對(duì)資源的優(yōu)化相對(duì)較少。曾俏麗等人和Ercan等人針對(duì)串行翻轉(zhuǎn)譯碼算法（Successive Cancellation Flip, SCF）從動(dòng)態(tài)多次擾動(dòng)[4]和動(dòng)態(tài)多比特?cái)_動(dòng)[5]等方面進(jìn)行優(yōu)化，在降低譯碼復(fù)雜度的同時(shí)提升了性能，但是譯碼時(shí)延較大，且性能提升有限。李坤贊等人和曹蓉等人針對(duì)SC算法從時(shí)間復(fù)雜度和空間計(jì)算復(fù)雜度兩個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化[6-7]，由于SC算法本身性能較差，適用于對(duì)誤碼性能要求不太高的場(chǎng)景。Hong等人通過(guò)優(yōu)化路徑裁剪策略和連續(xù)信息比特的計(jì)算，在實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上降低了計(jì)算模塊的資源消耗和處理時(shí)延[8]，但是L個(gè)備份路徑的存在還是會(huì)造成較大的資源開(kāi)銷(xiāo)。Feng等人和Hashemi等人分別提出了SCL譯碼算法的流水線處理算法架構(gòu)[9]和分段SCL(Partitioned SCL, PSCL)譯碼算法[10]，都可以降低譯碼器存儲(chǔ)資源的消耗，但是會(huì)損失一定的誤碼性能。

本文在PSCL算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于嵌套CRC的譯碼器設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)發(fā)送碼字分段后嵌套添加CRC，在分段內(nèi)采用SCL譯碼算法，分段間共享存儲(chǔ)空間，利用本文提出的串行列表SC算法和嵌套CRC的優(yōu)異檢錯(cuò)性能，提升正確路徑的篩選概率，從而達(dá)到降低存儲(chǔ)資源消耗的同時(shí)提高譯碼性能的目的。


本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載：

http://ihrv.cn/resource/share/2000006631


作者信息：

李曉光

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036）


Magazine.Subscription.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。