紫外线通信中极性码优化SCL解码算法研究

"该研究论文探讨了紫外线通信中极性码的最佳SCL解码算法，旨在提高紫外线通信系统的传输距离，降低干扰和路径损耗传播衰减。通过在经典的SC解码算法基础上，采用UV路径损耗粒子模型扩展解码路径，提出并实现了SCL解码方案。同时，结合CRC联合检测解码进行数值模拟，证明了SCL解码方案在紫外线通信中的性能提升。关键词包括极性码、SC解码算法等。" 在无线通信领域，紫外线通信（Ultraviolet Communication, UVC）是一种利用紫外线波段进行信息传输的技术，具有高速率、低延迟和不易受电磁干扰等优点。然而，UVC系统在实际应用中面临的主要挑战是传输距离受限以及由于路径损耗和大气干扰导致的信号质量下降。 极性码（Polar Codes）是一种新兴的编码技术，由Erdal Arikan首次提出，其核心思想是利用信道极化现象来实现高效的错误检测和纠正。极性码在理论上的优越性在于，能够实现接近香农极限的信息传输速率，同时保持相对简单的编码和解码结构。在UVC系统中，极性码被证明可以有效增强通信系统的传输距离，但需要优化的解码算法来进一步改善性能。 本研究论文提出的成功取消列表（Successive Cancellation List, SCL）解码算法是对经典的成功取消（Successive Cancellation, SC）解码算法的一种扩展。SC解码是一种逐位处理的迭代解码方法，而SCL解码则通过维护多个可能的解码路径，增加了错误校正的能力，从而提高了解码效率和误码率性能。通过引入UV路径损耗粒子模型，该研究考虑了紫外线在传播过程中因大气吸收和散射导致的路径损耗，这有助于更准确地模拟和补偿实际通信环境中的信号损失。 为了进一步增强解码性能，研究还结合了循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check, CRC）进行联合检测解码。CRC是一种广泛用于数据校验的简单而有效的技术，可以检测出大部分单比特错误。将CRC与SCL解码结合，可以显著提高对错误码字的检测能力，降低误接受的可能性。 数值模拟结果显示，SCL解码方案在UVC系统中的性能优于传统的SC解码，尤其是在高信噪比环境下，表现出了更高的纠错能力和更远的传输距离。这一研究成果为紫外线通信系统的设计提供了新的优化策略，对于未来UVC技术的发展具有重要的理论和实践意义。