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二进制映射神经网络的几何学习算法及其应用

自动化学报 2000年第3期26卷 339-346页

作者：朱大铭马绍汉魏道政山东大学计算机科学系济南250100 中国科学院计算所北京100080

提出一种一般二进制映射问题的前馈网络学习算法 .给出一种求解超平面以几何分割训练点的新方法 ,不仅相应地构造了隐层神经网络 ,而且使得只需再构造一个输出层网络便可实现训练样本所描述的映射 .该算法在学习收敛速度方面优于 BP算法... 详细信息

提出一种一般二进制映射问题的前馈网络学习算法 .给出一种求解超平面以几何分割训练点的新方法 ,不仅相应地构造了隐层神经网络 ,而且使得只需再构造一个输出层网络便可实现训练样本所描述的映射 .该算法在学习收敛速度方面优于 BP算法和 sc算法 ,对样本数据的分布和密集程度变化适应性强。

关键词：神经网络学习算法二进制映射 BP算法 sc算法

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两种典型神经网络容错方法的比较

自动化学报 2002年第5期28卷 700-707页

作者：许荔秦胡东成清华大学自动化系北京100084

Behnam提出的 sc算法和文中提出的 rehidden算法是两种典型的前向神经网络容错算法 ,前者改进 BP算法进行学习 ,后者对已学习的网络进行隐层节点冗余 .这两种算法各有优缺点 .文中对这两种算法进行了仿真实验分析 ,最终得到了每种算法... 详细信息

Behnam提出的 sc算法和文中提出的 rehidden算法是两种典型的前向神经网络容错算法 ,前者改进 BP算法进行学习 ,后者对已学习的网络进行隐层节点冗余 .这两种算法各有优缺点 .文中对这两种算法进行了仿真实验分析 ,最终得到了每种算法适用的网络规模和硬件条件 ,在不同环境下应采用不同的方法才能得到可行的容错网络 .最后还对

关键词：神经网络容错方法冗余学习算法 sc算法 rehidden算法多层感知器

基于训练序列的OFDM系统定时同步改进算法

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信号处理 2011年第7期27卷 1095-1099页

作者：黎锁平陈伟儒湛兴祥苏莹兰州理工大学理学院兰州730050 兰州理工大学计算机与通信学院兰州730050

本文从OFDM系统模型和同步技术作为切入点重点分析研究了基于训练序列的OFDM系统定时同步算法,针对基于sc算法所构造的训练序列帧结构及所采用的定时估计算法会造成定时同步位置具有峰值平台、定位点模糊、定时同步不够精确的缺点,提出... 详细信息

本文从OFDM系统模型和同步技术作为切入点重点分析研究了基于训练序列的OFDM系统定时同步算法,针对基于sc算法所构造的训练序列帧结构及所采用的定时估计算法会造成定时同步位置具有峰值平台、定位点模糊、定时同步不够精确的缺点,提出了一种基于sc算法的改进型训练序列帧结构及相应的改进算法。本文将sc算法中训练序列前后两部分的搬移重复结构改进为前后两部分呈中心对称的训练序列帧结构,同时对算法进行相应改进,新算法不再采用sc算法中训练序列的后半部分来定义能量函数,而是采用整个训练序列长度来定义能量函数,从而构建同步度量函数,找到最佳定时同步估计点并完成定时同步。理论分析和仿真结果表明,改进算法解决了sc算法定时同步估计位置模糊、定时同步不精确的问题,改进后的算法能够确保定时同步的精确性。

关键词： OFDM系统定时同步训练序列 sc算法改进算法

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多径衰落信道下OFDM系统同步技术研究

多径衰落信道下OFDM系统同步技术研究

作者： Digamber Singh Rayamajhi（季刚）北京理工大学

学位级别：硕士

随着多媒体领域的的飞速发展，数字通信技术使得数字无线通信系统更有效。然而，在研究和应用中有一些亟待解决的问题，例如信号的幅度和相位失真等，降低了无线通信系统的性能。因为具有高带宽效率、对多径效应和脉冲噪声的鲁棒性、高... 详细信息

随着多媒体领域的的飞速发展，数字通信技术使得数字无线通信系统更有效。然而，在研究和应用中有一些亟待解决的问题，例如信号的幅度和相位失真等，降低了无线通信系统的性能。因为具有高带宽效率、对多径效应和脉冲噪声的鲁棒性、高传输速度和灵活的子载波调制，正交频分复用及其相关的技术被广泛应用在许多科学领域。与此同时，OFDM系统的主要缺陷是它的高灵敏度的同步错误。针对这个问题，本文讨论了不同类型的OFDM传输系统中同步问题的研究。首先，本文介绍了多载波传输的原理和结构，并讨论了OFDM系统的基本原理以及它的系统模型。之后，本文分析了OFDM系统的整个同步过程，包括同步的基本原理以及相关的不同的同步技术，即载波频率同步，符号定时同步和采样定时同步以及相关的理论数学算法。在分析了不同的技术之后，本文讨论了OFDM系统的不同种类的同步偏移或错误，并分析由不同种类的偏移量，即载波频率偏移，码元定时偏移和采样定时偏移产生的影响。针对OFDM系统的同步频偏问题，本文介绍了sc算法并分析了它的缺点，进而提出一种改进的算法。该算法能够更可靠的和有效的确保定时同步，并且除去峰高原问题和定时模糊度的精度。仿真验证了所提出的改进算法有效地提高了在OFDM系统的通信性能，降低了误码率。

关键词： OFDM 载波频率偏移符号定时同步 sc算法改进sc算法

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极化码的译码算法研究

极化码的译码算法研究

作者：闫海霞成都信息工程大学

学位级别：硕士

为追求更高传输速率以及更高可靠性的通信要求,满足此类要求的第五代移动通信系统必然成为通信发展的主流趋势,而由***所提出的极化码编码方案由于其独特的编码构造和数学迭代公式的运用以及比Turbo码、LDPC码计算复杂度低的特点,使该... 详细信息

为追求更高传输速率以及更高可靠性的通信要求,满足此类要求的第五代移动通信系统必然成为通信发展的主流趋势,而由***所提出的极化码编码方案由于其独特的编码构造和数学迭代公式的运用以及比Turbo码、LDPC码计算复杂度低的特点,使该码的研究成为国内外学者们的研究热点。本文主要研究极化码的译码算法,研究译码算法的前提是对极化码的编码方面的透彻理解。所以本文在研究过程中,编码方面同样成为工作量的一部分,着重点仍是对译码方面的研究。首先,概述极化码的发展现状,在阅读大量文献的基础上,理解性讲解信道极化现象理论,并在Matlab2017平台上验证极化现象。基于上述极化现象,用数学公式推导编码生成矩阵以及按位生成方法及扩展到长码下的按列生成方法,本文研究BEC方法和Monte-Carlo方法以及高斯近似方法,分析它们对极化编码效率的影响。其次,探究sc译码算法的译码原理,结合蝶形结构的特点得到蝶形的运算公式,针对传统sc译码算法的精确度“下溢”问题引入LLR,剖析LLR值的数据存储结构,设计sc译码流程图并设计整个极化码编译码系统程序,得出时间计算复杂度和空间空间复杂度分别为O(NlogN)、O(N)。同时,研究scL译码算法,通过L值确定保留的路径,以路径度量值PM作为选择路径的参数,在sc译码程序的基础上,增加关键函数模块,设定不同L值,运行仿真获得不同路径宽度下的性能对比,得出算法的时间计算复杂度和空间复杂度分别为O(L?NlogN)、O(L?N),译码曲线的误码率和误块率明显比sc译码算法降低。最后,研究CA-scL算法,牺牲编码效率来降低计算复杂度,加入L位CRC,并在Matlab2017中进行仿真性能图比较,此算法的重复计算LLR值使得计算复杂度为O(N),为优化算法,引入“惰性复制”算法,仿真对比不同译码算法的性能,得出译码算法性能是逐步提高的。

关键词：极化码信道编码 sc算法 CA-scL算法惰性复制

基于串行相消译码算法的Polar码译码器设计及FPGA实现

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基于串行相消译码算法的Polar码译码器设计及FPGA实现

作者：杨超西南大学

学位级别：硕士

在数字通信系统中,信息在传输的时候会受到很多因素的干扰,从而导致信息失真。为了减少信息在传输过程中的错误率,需要研究相关技术手段来应对此类问题。纠错编码已经发展多年,有很多专业学者提出了多种不同的编码理论,其中不乏很多性... 详细信息

在数字通信系统中,信息在传输的时候会受到很多因素的干扰,从而导致信息失真。为了减少信息在传输过程中的错误率,需要研究相关技术手段来应对此类问题。纠错编码已经发展多年,有很多专业学者提出了多种不同的编码理论,其中不乏很多性能良好的编译码方案,但一直没有实现在香农理论中可达到信道容量的编码方案。直到Polar码的出现改变了这一现状,Polar码是目前唯一能够证明在理想条件下达到香农极限的信道编码,Polar码随着码长的不断增长,误帧率会成指数型衰减,提高了译码性能。Polar码是由土耳其教授***提出的一种新进编码技术,它具备了像历代信道编码那样特定的编译码结构,同时也采用了信道极化的方式来建立编译码的理论基础。目前,Polar码已经在各个行业和领域投入使用,华为也在第87次(3rd Generation Partnership Project,3GPP)会议的5G短码方案中战胜对手,将Polar码确定为5G控制信道增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)场景的最终方案。本文以5G标准中的Polar码作为研究对象,首先对Polar码的发展趋势和研究现状进行了简要的介绍,并对多种不同信道进行了信道可靠性分析,然后对Polar码的编码进行了研究,学习了Polar码的编码过程并给出了编码实例加以说明。在译码部分,本文重点研究了Polar码连续相消(Successive Cancellation,,sc)译码算法、串行抵消列表(Successive Cancellation List,scL)译码算法、添加了循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check,CRC)、置信传播(Belief Propagation,BP)等译码算法,使用MATLAB软件进行性能仿真,并通过仿真结果分析了码长和码率对译码的影响。随后也将Polar的sc、scL算法与LDPC码的和积译码算法(Sum-Product Algorithm,SPA)算法进行了性能比较。在误码率(Bit Error Rate,BER)BER=10、码长N=256时,相比于LDPC码的SPA译码算法,列表数为8的scL译码算法的性能增益为0.1dB。同时,Polar码和LDPC码的性能都远远超出了卷积码的性能。在误帧率(Packet Error Rate,PER)PER=10时,LDPC码的SPA译码算法与列表数为4的scL译码算法拥有几乎相同(相差不超过0.1dB)的PER性能。在码长N=512、BER=10条件下,列表数为L=2的scL译码算法具有和SPA译码算法近似(相差不超过0.1dB)的误码性能。另外,在相同的BER(BER=10)条件下,相比于SPA译码算法,列表数为L=4的scL译码算法的性能增益为0.25dB。在PER=10级别条件下,相比于LDPC码的SPA译码算法,列表数为2的scL译码算法的性能增益为0.3dB。本文在讨论了Polar码的各种译码算法并进行了性能仿真后,选择了适合FPGA硬件实现的sc译码算法,设计了译码器硬件结构和译码器内部的各个子模块,总结了sc译码器硬件结构的设计过程,并对各个子模块进行详细介绍,包括两个译码节点的设计、PE计算模块、LLR判决模块。最后,在EDA工具QuartusⅡ软件中使用Verilog硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL)对译码器各个功能模块进行编程实现。

关键词： Polar码无线通信 sc算法信道可靠性 Verilog硬件描述语言

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OFDM系统同步技术的理论研究及算法实现

OFDM系统同步技术的理论研究及算法实现

作者：陈伟儒兰州理工大学

学位级别：硕士

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)技术以其良好的性能:高频带利用率、高速的数据传输能力、强大的抗多径衰落性能，以及相对简单的信道均衡需要，OFDM技术已经成为基于无线及无线运用的核心技术。但是由于O... 详细信息

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)技术以其良好的性能:高频带利用率、高速的数据传输能力、强大的抗多径衰落性能，以及相对简单的信道均衡需要，OFDM技术已经成为基于无线及无线运用的核心技术。但是由于OFDM系统是由多个相互正交的子载波所构成的，而且当信号进行输出时子信道间相互叠加，因此OFDM系统更容易受到同步偏差的影响，这时就需要考虑在OFDM系统中采用同步技术。同步技术对于任何一个通信系统来说都是至关重要的，只有实现精确的同步才能对系统传输的数据进行可靠的恢复。对于单载波系统来说，载波频率偏差只会使接收到的信号产生一定的幅度衰减和相位旋转，并且可以通过均衡器对载波频率偏差加以克服。然而作为多载波传输系统的OFDM系统，其对于同步误差将变得更加敏感。在OFDM系统中，由于频谱排列紧密，载波频率偏差将会严重破坏载波间的正交性，所引起的信号恶化远大于单载波系统，除此之外，符号定时偏差和样值定时偏差也是影响OFDM系统性能的主要因素，因而在OFDM系统中就要求精确的频率同步和定时同步。本论文从OFDM系统原理和同步数学模型作为切入点重点分析研究了OFDM系统同步算法，阐述了载波频率偏差，符号定时偏差以及样值定时偏差对于OFDM系统性能的影响。针对基于sc算法构造的训练序列帧结构及所采用的定时估计算法会造成定时同步位置具有峰值平台、定位点模糊、定时同步不够精确的缺点，提出了一种基于sc算法的改进型训练序列帧结构及改进算法。通过将sc算法中训练序列前后两部分的搬移重复结构改进为前后两部分呈中心对称的训练序列帧结构，对算法进行相应改进，新算法不再采用sc算法中训练序列的后半部分来定义能量函数，而是采用整个训练序列长度来定义能量函数，从而构建同步度量函数，找到最佳定时同步估计点并完成定时同步。理论分析和仿真结果表明，改进算法解决了sc算法定时同步估计位置模糊、定时同步不精确的问题，改进后的算法能够确保定时同步的精确性。

关键词： OFDM 载波频率偏差符号定时同步 sc算法改进算法

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关于极化码的几类递归算法比较

关于极化码的几类递归算法比较

作者：徐苾芸扬州大学

学位级别：硕士

自香农建立现代纠错编码理论以来,寻找逼近甚至达到香农限的纠错码成为这个领域一直在探索的目标。从最早被人们发现的RS码和BCH码,到目前应用十分广泛的Turbo码和低密度奇偶校验码,这些纠错码在性能上实现了向香农限的逐步接近。但在2... 详细信息

自香农建立现代纠错编码理论以来,寻找逼近甚至达到香农限的纠错码成为这个领域一直在探索的目标。从最早被人们发现的RS码和BCH码,到目前应用十分广泛的Turbo码和低密度奇偶校验码,这些纠错码在性能上实现了向香农限的逐步接近。但在2009年由土耳其教授Arikan提出的极化码(Polar Code)首次在理论上严格证明达到了香农限,这是信道编码方向的一个重大突破。极化码一经提出,便成为了学者们研究的热点,在2016年它已被确定为5G通信的纠错编码方案。本文主要研究了极化码及其译码算法。我们对极化码涉及到的一些理论进行了简单的梳理,介绍了信道极化现象、信道组合、信道分离和极化码编码等。关于极化码的译码,我们研究了三大基础译码算法:串行抵消(Successive Cancellation,sc)译码算法、串行抵消列表(Successive Cancellation List,scL)译码算法和置信度传播(Belief Propagation,BP)译码算法。首先,从理论上比较了 sc算法、scL算法和BP算法这三大算法的复杂度,并借助Matlab对极化码纠错性能进行了仿真分析。在加性高斯白噪声信道中利用二进制相移键控调制,通过设置不同的信噪比,发现了相同码长下的scL算法性能优于sc算法,且随着scL算法的列表数目增大,纠错性能会有相应地提升。在信噪比较低的情况下,BP算法的纠错性能比较差,将信噪比提高后,发现BP算法的纠错性能有大幅提升。比较了在不同迭代次数下BP算法的纠错性能差别,发现迭代次数到达某一值时,BP算法的性能趋近。综合来看,scL算法性能最优。此外,由于目前对极化码的研究大都基于二阶核矩阵展开,作为对照,本文也研究了以三阶核矩阵G3427为例生成的极化码。通过对其信道极化过程的分析,给出了该三阶核矩阵对应的极化码在编码和译码过程中的详细算法。仿真发现,在二元删除信道中,对不同核矩阵生成的极化码在sc算法下的纠错性能进行比较,当码率小于0.15时,这两类码的误码率随着码率快速上升,二阶核矩阵生成的极化码性能明显优于三阶核矩阵生成的;当码率大于0.15时,随着码率的提高,两类码的误码率上升幅度减缓,且这两类码之间的性能差距逐步缩小,趋于一致。最后,我们发现码长也会对这两类码的纠错性能产生影响,在码长接近的情况下,二阶核矩阵生成的极化码性能优于三阶核矩阵生成的极化码。尽管二阶核矩阵生成的极化码在多数情况下性能优于三阶核矩阵生成的极化码,但当码率达到0.4时,这两类码的纠错性能并无明显差别。

关键词：极化码 sc算法 scL算法 BP算法三阶核矩阵

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基于极化码的广播信道传输性能分析

广播与电视技术 2021年第8期48卷 116-121页

作者：刘志城李树锋蔡铭宇谭钰广东南方新媒体股份有限公司广东510699 中国传媒大学北京100024

目前,数字广播电视的研究重点之一是传输高质量的信号。信道编码是保证信息可靠传输的关键技术,尤其是极化码在近些年受到了越来越多的关注。本文首先讨论了极化码的信道可靠性估计方法,并给出了一种基于蒙特卡洛模拟的极化码编码方法... 详细信息

目前,数字广播电视的研究重点之一是传输高质量的信号。信道编码是保证信息可靠传输的关键技术,尤其是极化码在近些年受到了越来越多的关注。本文首先讨论了极化码的信道可靠性估计方法,并给出了一种基于蒙特卡洛模拟的极化码编码方法。其次研究了sc译码和CA-scL译码算法。结果显示,CA-scL算法比sc算法的译码性能有明显的提高,高斯近似算法大幅改善了极化码的编译码性能,而基于蒙特卡洛模拟的极化码在模拟次数较大时误码性能更优。

关键词：数字广播电视极化码蒙特卡洛模拟 sc算法 CA-scL算法