題目《分段CRC輔助SCL極性解碼》
摘要：由於信道噪聲的存在，信道編碼是移動通信系統中不可缺少的一部分，是信息可靠、準確、有效傳輸的必要保證。極性碼是第5代移動通信最具競爭力的信道編碼候選之一，是第一個可證明實現二進制輸入離散無記憶信道(B-DMCs)對稱容量的編碼。爲了更好地權衡性能和複雜度，本文提出了分段式crc - scl極性譯碼方案。在二進制輸入加性高斯白噪聲信道(BI-AWGNC)上的數值結果表明，在0.5 dB的SNR下，該方法成功地降低了41.65%的複雜度，譯碼性能與目前最先進的譯碼方法相當。
介紹
如何讓選擇合適的信道編碼方案，已滿足頻譜效率極具提高的要求，成爲5G最緊迫的問題，Arikan教授提出的極性碼被認爲是編碼理論的重大突破。在文獻中證明了極性碼可以有效的實現二進制輸入離散無記憶信道（B-DMCs）的對稱容量。
雖然相繼對消(SC)解碼器、信念傳播(BP)解碼器、線性規劃(LP)[5]解碼器已被提出用於極性譯碼，但它們的譯碼性能與最大似然(ML)解碼器相比並不令人滿意。縮小這種性能差距,連續取消列表(sci)譯碼器,它總是保持最佳候選路徑的同時,提出了通過利用循環冗餘校驗(CRC)可以進一步提高SCL譯碼器的性能，循環冗餘校驗廣泛用於實際通信系統的錯誤檢測。數值結果表明，即使與目前最先進的turbo碼和低密度校驗(LDPC)碼相比，採用crc輔助逐次對消表(CA-SCL)解碼器[8]的極性碼仍然可以顯示出具有競爭力的性能。
然而，現有的CA-SCL解碼器仍然存在自身的不足。根據文獻【6、7】一個Nbit的CA-SCL譯碼器解碼的複雜性與使用列表大小L有關O(LNlogN)。對於5G無線通信中常見的高噪聲場景，兩者的值都很大，並且總是需要達到所需的性能。對於這些應用程序，如何適當地平衡複雜性和性能變得至關重要。雖然[10]提出了一種自適應的方法來降低平均列表大小，但其應用僅限於高信噪比區域。因此，本文致力於在不降低譯碼性能的前提下，提出一種有效的降低複雜度的CA-SCL譯碼方法。所提出的解碼器是基於傳統的CA-SCL解碼器在執行最後一步之前無法檢查所解碼的位元是否正確。這一缺點將導致不必要的譯碼複雜度，特別是在低信噪比地區。爲此，本文提出了一種新的分段式crc -SCL解碼器。仿真結果表明，對於(1024,512)半速率極性碼，在信噪比爲0.5 dB的情況下，本文提出的SCA-SCL解碼器與具有相似譯碼性能的傳統CA-SCL解碼器相比，可以實現高達44.35%的複雜度降低。
論文的其餘部分組織如下。第二部分回顧了SC解碼器、SCL解碼器和CA-SCL解碼器的前期工作。第三節給出了本文提出的SCA-SCL譯碼算法。第四部分給出了SCA-SCL的仿真結果，並與CA-SCL解碼器進行了比較。
省略前面介紹的SC、SCL譯碼器，重點介紹分段CRC輔助SCL極性解碼的譯碼過程：
集中式CRC輔助SCL譯碼過程如下：
CA-SCL解碼器的主要缺點是不必要的譯碼複雜度。原因是CA-SCL解碼器直到最後一步解碼時才能夠檢查解碼的位元是否正確。如果在譯碼過程中有某個位的譯碼不成功，那麼以後所有的努力都是徒勞的。因此，CA-SCL解碼器在實際應用中還需要進一步的改進。特別是，有必要利用有效的CA-SCL解碼器的早期停止標準來降低解碼的複雜性和延遲。在本文中，CRC檢測器是
不僅在譯碼過程的最後使用，而且在譯碼過程的其他斷點也使用。在這些CRC檢測器的幫助下，可以更早地刪除無效路徑和不必要的複雜性。如果所有候選路徑都未能通過CRC檢測，則進程將中斷爲解碼失敗並請求重新傳輸。進一步的結果將表明，所提出的SCA-SCL解碼器在低信噪比地區確實有效。
在不失一般性的情況下，圖4給出了一個簡單的二段SCA-SCL的例子。其他分段方案也可以以類似的方式派生出來。這裏，前半SCL解碼器將4個候選序列輸出到第一個CRC檢測器。解碼器根據CRC檢測結果，決定是在後半段重複相同的解碼過程，還是在解碼失敗的情況下半程終止。
該scl譯碼方案可作爲CA-SCL譯碼的一種早期停止方案。在低信噪比的情況下，譯碼過程總是通過幾個CRC檢波器中的一個而失敗。在這些場景中，解碼器將在達到代碼的最大長度之前停止。因此，這種SCA-SCL解碼器可以降低複雜度。譯碼過程如下：
（1）初始化：初始路徑列表爲空，所有的值設置爲零。
（2）擴展：在代碼樹的第i級，如果i是一個凍結位，則將值0放入解碼路徑。如果i是一個信息位，根據度量值的不同，候選路徑將附加一個新的位（0或者1）。
（3）競爭：保留兩個度量值最大的候選路徑，放棄其他
（4）CRC輔助的路徑選擇：重複步驟（2）和步驟（3），直到最後一步到達。然後，CRC檢測器檢查列表中的路徑，並找出可以存活的候選路徑數量，如果所有候選項都不存在，解碼器將中斷並聲明解碼失敗，否則，輸出的是度量值最大的倖存路徑。