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极化码的简介
原理和应用01简介简介极化码(Polar Codes)是一种新型编码方式,其可以实现对称二进制输入离散无记忆信道和二进制擦除信道的容量的代码构造方法,Polar Codes是于2008年由土耳其毕某某大学(阿尔坎) Arikan教授首次提出,是编码界的新星。
极化码作为目前唯一可理论证明达到香农极限,并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术,成为下一代通信系统5G中信道编码方案的强有力候选者。
于2016年11月18日,在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上,3GPP确定了由华为华为等***主推的的Polar码方案作为5G eMBB(增强移动宽带)场景的控制信道编码方案。至此,5G eMBB(增强移动宽带)场景的信道编码技术方案完全确定,其中Polar码作为控制信道的编码方案。02原理原理(极化码如何提高传输速度的)在信息论里,通信信道传输信息的速率,存在一个理论极大值——香农极限
既然在特定的噪声内信息传输的速度是存在最大值的,那么人们便寻找不同的方式提高传输的速度。在极化码以前人们常用的是turbo code和 LDPC。但其速度都没能完全达到香农极限,但极化码的出现改变了这一切,其可以完全达到香农极限。
这个方法的关键在于异或运算。假设每个通道成功传输的概率是p,则不成功的概率是(1-p)。对于单一通道来说,成功成功传输的概率是p,则不成功的概率是(1-p)。对于极化码编码方式来说,
首先,我们先建立两个通道来说构建如下图通道:原理(极化码如何提高传输速度的)首先讲解一下异或运算,即图中圈与正号的结合
假如将A与B进行异或得到C
此时C与B进行异或就可以得到A,反之C与A异或就可以得到B,于是我们就可以对我们传输的数据进行编码与解码。
在传输数据前,我们规定u1为定值,对于输出端,我们可以得到y1和y2原理(极化码如何提高传输速度的)于是对于得到的y1的u1通道
若是y1和y2都传输成功,则y1和y2异或运算,就可以得到u1,解码成功。y1传输失败或y2传输失败或者是y1和y2均传输失败,则解码失败。
对于传输的y2的u2通道。
y1和y2通道均传输成功则解码成功,y1传输失败y2传输成功 y2等于u2,解码成功。y1传输成功y2失败,y1和u1异或运算得到u2解码成功,仅y1和y2都传输失败才解码失败。原理(极化码如何提高传输速度的)在这种模式下,对于u1通道,解码成功的概率仅仅为p方,失败的概率为一减p方,对于u2通道,解码失败的概率为一减p的平方,成功的概率为,1减去(1-p)的平方。相比原本通草成功的概率为P失败的概率为1-p。很明显u2通道成功的概率大幅上升,u1通道成功的概率大幅下降。在激化码中我们选择冻结,也就是抛弃u1通道,仅仅选择u2作为有效信息的传输。那么信息传输的准确度就会大幅提高,随之效率和速度也就提高了。
现在我们做出了有两个通道完成的极化码的结构。若是将通道扩展的4个8个乃至100个。其中总有一个通道,它运输信息成功的概率无限接近,即会达到100%,我们就用这个通道来传输数据。用这个方法的速度就接近了香农极限。03应用应用在汽车识别领域,极化码这种基于光学原理的编 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 同时,提供更低的时延和更高的传输速率。因此,极化码在5G技术中被广泛应用,成为增强移动宽带场景下的控制信道标准。应用此外,极化码技术还可以与其他技术相结合,构建更加复杂和多样化的信道编码方案。例如,与Turbo码和LDPC码相结合,可以实现更加灵活和高效的编码和解码算法,同时满足不同的通信需求。与人工智能技术相结合,可以通过智能编码和解码算法来提高通信效率和可靠性。
总的来说,极化码技术在未来的通信领域中将继续发挥着重要的作用,不断地推进通信技术的发展和创新。而通信技术的发展,势必会推动其他领域蓬勃发展。THE ENDTHANKS[文章尾部最后300字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]
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