葛子杨

（南京工业大学计算机科学与技术学院，江苏 南京 210000）

0 引言

随着我国科技的发展，人们对传输信息服务的效率、种类需求逐渐增长，持续激励人们创新新兴通信技术，使无线通信技术应运而生，利用射频技术，借助世界范围内的近地空间架设射频设备，保证人们能够随时交流信息。而极化码作为Arikan根据信道极化情况提出的新信道编码方法，能够递归编码结构，译码性能优良，却易受到信道湍流效应及衰减效应影响，为解决大气湍流造成的传输光信号产生光强起伏，影响系统误码性能问题，需改进编译码技术，引进信道编码技术，提高无线光通信可靠性[1]。

1 极化码基本原理

可见，极化码产生信道极化现象过程即为极化码编码过程，可将现行变换矩阵看作生成极化码矩阵，以极化码本质而言，属于线性分组码，编码近似RM码，为 -陪集码范畴。

2 信道模型

2.1 模型构建

信号传输于大气信道中，会受到大气湍流、自由空间损耗及背景辐射干扰，降低激光通道稳定性与可靠性，其中大气湍流影响最大。而大气湍流是指局部大气压力、温度随机变化引发的折射率变化，以现象而言，表现在某截面中，激光束光强随机弯曲、起伏、扩展畸变等，根据湍流结构系数，可将大气湍流分为弱湍流、中湍流、强湍流，如下。

弱湍流时极化码性能会表现更为理想，主要是强湍流对应衰减超过弱湍流衰减，强湍流反向延长线重合弱湍流，主要是因为光强衰减造成曲线向右平移或扩散。光强调制大气湍流信道，假设每个信道比特发送时间间隔，信道状态为已知定值，信道模型则等价为衰落系数服从对数正态分布的无记忆高斯信道，以高斯近似分析极化现象：

2.2 信道极化速率

信道作为一般对称二元删除信道，能够计算对称信道容量，发送字符0、1等通过信道后，正确传输转移概率是W（1|1），错误接受直接删除转移概率是W（0|1），信道极化后，对称信道容量两极分化，分别向“更好”和“更差”发展，维数N逐渐增大情况下，部分信道趋于完美（1），部分信道更差，直至放弃有效信息传输（0）。信道极化速率易受到信道可靠性影响，存在集合序列，需使用信道可靠性参数描述极化结果。

3 极化码编译码技术

3.1 编码方式

3.2 译码方式

通过信道合并和分离操作，改进SC译码算法，添加列表长度L，原本SC采取比特译码方法译码，每次仅能译出相同位置，确定比特后进行下一层，直至确定最后一个比特完成译码。译码整体过程仅保留1条路径，中间如果产生译码错误，后续难以改变错误，使得错误被传递，而添加L参数，译码能够保留L路径进行译码，进入下层后条数超过L，会排序这一路径，选择最优L性能往下译码，解决译码传递错误问题[3]。

SC译码仅有路径一条，保留L条路径，代表译码有两个路径，选择最大概率为译码结果，以此可知第一层如果SC译码出现错误译码，由于仅有一条路径，会传递此种错误，SCL能够降低错误概率，译码模棱两可可搁置争议，后续概率选择后，获得明确正确路径的可能性，避免错误传递。

SCL算法列表长度长，能够优化译码性能，却也会增加复杂度，属于性能与复杂度的博弈，L=1时将会退化成SC，利用SCL能够与最大似然译码接近，空间复杂度是O（LN）、时间复杂度是O（LNlogN）。

4 极化码性能

在高斯白噪信道下，码率是0.5，SCL添加CRC译码算法不同列表长度、码长下新功能有所差异。相同列表长度下，2048、1024、512随着码长变短，误比特率逐渐提高；相同码长下，列表长度16、10、10下，列表长度缩短下，性能随之降低，提升速度随列表宽度缩小逐渐提高，1024码长性能最差，长度是1，对应SC译码，1024码长性能存在0.5dB差异，以此优化极化码性能[4-6]。

5 结语

综上所述，无线光通信也是自由空间激光通信，能够在多个终端间，以激光为信息载体进行通信，具有低辐射、高带宽、低耗能特点，设备安装便捷，能够应对突发情况。而极化码作为信道编码重要技术，为满足无线光通信要求，避免受到大气衰减、大气湍流的影响，文章分析了大气湍流对无线光通信系统影响，合理采取编码方法和译码方法，改进SC算法，添加L列表长度，以此为基础，在不同码率、码长下进行蒙塔卡罗仿真分析，结果表明SCL算法优化极化码编译码性能，从而真实反映信道情况。