通信学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 223-237.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2023110

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基于GRU网络辅助和路径度量交换的极化码SCLF算法

李君1,2, 周乐佳1, 李正权3, 吉茹1, 诸锦涛1, 刘兴鑫1, 刘子怡1   

  1. 1 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
    2 无锡学院电子信息工程学院,江苏 无锡 214105
    3 江南大学轻工业过程先进控制教育部重点实验室,江苏 无锡 214122
  • 修回日期:2023-03-19 出版日期:2023-06-25 发布日期:2023-06-01
  • 作者简介:李君(1977- ),男,江西南昌人,博士,无锡学院教授,南京信息工程大学硕士生导师,主要研究方向为信道编译码、无线通信、资源分配
    周乐佳(1999- ),男,江苏无锡人,南京信息工程大学硕士生,主要研究方向为信道编译码、机器学习、无线通信
    李正权(1976- ),男,湖北恩施人,博士,江南大学教授、硕士生导师,主要研究方向为信道编译码、无线通信、信号处理
    吉茹(1999- ),女,江苏泰州人,南京信息工程大学硕士生,主要研究方向为深度学习、无线通信
    诸锦涛(1999- ),男,江苏无锡人,南京信息工程大学硕士生,主要研究方向为异构网络、资源分配、无线通信
    刘兴鑫(1997- ),男,山东济南人,南京信息工程大学硕士生,主要研究方向为无线通信、强化学习
    刘子怡(1997- ),女,河北石家庄人,南京信息工程大学硕士生,主要研究方向为无线通信、强化学习
  • 基金资助:
    江苏省研究生科研与实践创新计划基金资助项目(SJCX23_0379);未来网络科研基金资助项目(FNSRFP-2021-YB-11);江苏理工学院常州市5G+工业互联网融合应用重点实验室基金资助项目(CM20223015)

SCLF algorithm for polar code based on GRU network assistance and path metric exchange

Jun LI1,2, Lejia ZHOU1, Zhengquan LI3, Ru JI1, Jintao ZHU1, Xingxin LIU1, Ziyi LIU1   

  1. 1 School of Electronics and Information Engineering, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China
    2 School of Electronic Information Engineering, Wuxi University, Wuxi 214105, China
    3 Key Laboratory of Advanced Control of Light Industry Processes, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
  • Revised:2023-03-19 Online:2023-06-25 Published:2023-06-01
  • Supported by:
    Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province(SJCX23_0379);Future Network Scientific Research Fund Project(FNSRFP-2021-YB-11);Changzhou Key Laboratory of 5G + Industrial Internet Fusion Application, Jiangsu University of Technology(CM20223015)

摘要:

为了解决极化码的现有SCLF算法传输性能较低,翻转集构建不精确,复杂度过高的问题,提出了一种基于 GRU 网络辅助和路径度量交换串行抵消列表比特翻转(PME-SCLF)算法。首先,重新划分译码状态,将路径度量交换和反向判决的思想结合,提出了一种位翻转策略。其次,通过训练 GRU 网络定位译码中的第一个错误位,提出了一种翻转集构造方法。最后,对每次低阶翻转的路径度量进行排序,固定低阶可靠位后再进行高阶翻转,提出了一种多比特翻转规则。仿真结果表明,与现有SCLF算法相比,在低信噪比下,所提算法识别第一个错误比特的准确率提高了18~24%,在单比特和多比特翻转下,所提算法分别有最高0.3 dB和0.2 dB的性能增益,且在线译码复杂度较低。

关键词: 极化码, 串行抵消列表比特翻转, 门控循环单元, 路径度量交换, 多比特翻转

Abstract:

In order to solve the problems of low transmission performance, inaccurate flip set construction and high complexity of existing polar codes successive cancellation list bit-flip (SCLF) algorithms, a SCLF algorithm for polar codes based on GRU network assistance and path metric exchange was proposed.First the decoding state was redivided, and a bit-flip strategy was proposed by combining the ideas of path metric exchange and reverse judgment.Secondly, a flip set construction method was proposed by training the GRU network to locate the first erroneous bit in the decoding.Finally, a multi-bit flipping rule was proposed by sorting the path metric for each low-order flip and fixing the low-order reliable bits before performing the high-order flip.Simulation results show that compared with the existing SCLF algorithms, the proposed algorithm improves the accuracy of identifying the first error bit by 18~24% at low signal noise ratio.Under single-bit and multi-bit flipping, the proposed algorithm has a performance gain of up to 0.3 dB and 0.2 dB, respectively, and the online decoding complexity is lower.

Key words: polar code, SCLF, GRU, path metric exchange, multi-bit flipping

中图分类号: 

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