系统极化码的编译码算法研究 自Shannon有噪信道编码定理提出以来,信道编码技术飞速发展,以Turbo 码、LDPC码为代表的现代编码技术具有逼近Shannon限的误码性能,但是能够达到Shannon限的信道编码技术始终没有出现,极化码的出现打破了这一僵局。极化码由Arikan提出,且被证实其在二进制离散无记忆信道的渐进性能为Shannon 限。 根据构造方式的不同,极化码可分为非系统极化码与系统极化码,其中系统极化码具有更好的误码性能,但尚无明确的系统译码算法。当前大量的研究工作集中在非系统译码算法上,因此通常采用基于非系统译码与再编码的级联译码方案作为系统极化码的译码算法,这导致了系统极化码的译码延时较大。 针对系统极化码的译码问题,本文从编码及译码两个角度提出了改进算法,增强了系统极化码的通用性。在此基础上,本文考虑了资源有限型设备的情况,提出了一种低延时、低资源占用的系统译码方案。 本文的创新点如下:1、针对非系统译码的校验特性,提出了修正的系统编码方案。研究表明,该方案能简化再编码过程,其编码复杂度及误码性能与原系统编码方案一致,但能大幅度降低译码延时,增强了系统极化码的通用性。 2、针对尚无明确系统译码算法这一现状,提出了一种基于翻转序列校验的罗列连续消除系统译码方案。研究表明,该方案利用翻转序列校验消除了再编码过程,简化了译码流程,降低了译码时延,且其误码性能稍好于自适应的罗列连续消除算法。 3、针对低延时、低资源占用的微设备需求,提出了一种基于数组校验的罗列连续消除译码算法。研究表明,该方案利用数组校验实现了多重校验,解决了校验
滞后问题,降低了译码时延;使用了最佳路径剪枝策略,极大降低了空间资源占用;使用了直接映射方法,简化了系统编码前的数据预处理过程,并降低了信息获取的延时。 仿真表明,该方案能在性能损失较小的情况下极大降低译码延时、信息获取延时及资源占用。
收稿日期：２０１８-０１-０５ 网络出版时间：２０１８-０３-２０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１６７１３４５）；教育部联合基金资助项目（６１４１A ０２０２２３３８） 作者简介：周田心（１９９３－），女，西安电子科技大学硕士研究生，E -mail ：tianxinzhou ６２８＠１６３．com ． 网络出版地址：http ：／／kns ．cnki ．net ／kcms ／detail ／６１．１０７６．T N ．２０１８０３２０．１０４３．００６．html doi :１０.３９６９/j .issn .１００１-２４００.２０１８.０５.０１１ 分组码级联极化码 周田心，李 颖 （西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１） 摘要：为提升极化码译码性能，提出一种级联极化码方案．采用经典分组码作为外码，极化码作为内码．选 择所在子信道置信度较低的信息比特进行外码编码，将编码产生的校验比特放置在置信度最高的几个子 信道位置上，再将这些校验比特与要传输的信息比特一起进行极化码编码．利用外码产生的校验比特有效 地提升了极化码的译码性能．同时给出修正的连续删除列表译码算法，在原始的连续删除列表译码器译码 结束后，将译码器列表中每一条译码结果所包含的校验比特分别进行校验，选择正确率最高且可通过校验 的一条译码结果作为最终输出．仿真结果显示，在码长为１２８、误帧率为１０ －２时，与循环冗余校验辅助的极 化码方案相比，级联极化码方案有０．２５dB 的增益． 关键词：极化码；分组码；级联；连续删除列表译码算法 中图分类号：T N ９１１．２２ 文献标识码：A 文章编号：１００１-２４００（２０１８）０５-００６４-０５Block codes concatenated polar codes ZH OU T ianx in ,L I Y in g (State Key Lab .of Integrated Service Networks ,Xidian Univ .,Xi 'an ７１００７１,China) Abstract : To improve decoding performance ,a concatenated polar codes coding scheme is designed which uses classical block codes as outer codes and polar codes as inner codes .The information bits with low confidence of the sub -channel are first encoded by the outer code .Then ,all information bits and the parity check bits generated by the outer code are put into the polar encoder .It is shown that allocating the most trusted sub -channels to the parity check bits generated by the outer code can improve the performance of the p roposed scheme ,i .e .,a lower decoding error probability can be achieved .A modified successive cancellation list decoder is also proposed .This decoding algorithm chooses the one with the highest correct p robability of all the checked decoding results as the final output .Simulation results show that when the code length is １２８and the error frame rate is １０－２,the proposed scheme has a gain of ０.２５dB over the p olarization code scheme with cyclic redundancy check .Key Words : p olar codes ;block codes ;concatenated ;successive cancellation list decode algorithm 文献［１］在信道极化的基础上提出了一种可逼近香农容量限的构造性编码方法———极化码，并详细阐述了极化码的编、译码方案，同时证明了当码长趋于无穷时，极化码可以达到二元离散无记忆信道的信道容量．２０１６年底，国际移动通信标准化组织将极化码确定为５G 控制信道增强移动宽带场景下的编码方案． 由于实际传输过程中使用的码长有限，这将导致极化码的某些子信道不能充分极化，进而使得在这些子信道上传输的信息比特产生错误．级联极化码是一种有效提升极化码性能的方式，文献［２］提出的循环冗余校验辅助的极化码方案在很大程度上提升了极化码的性能．文献［３］对该方法进行了详细的分析．文献［４］提出的奇偶校验级联极化码使得极化码的性能又一次得到提升．文献［５］中将极化码与BCH 码（Bose -Chaudhuri -Hocquenghem codes ，BCH ）及卷积码进行级联，两种级联方式的误帧率均可在各种码率下呈指 ２０１８年１０月 第４５卷 第５期 西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Oct ．２０１８Vol ．４５ No ．５万方数据
第一章：走进多媒体技术 一．选择题 1.关于多媒体，下面描述不正确的是（） A.多媒体由单媒体复合而成 B.多媒体是信息的表现形式和传递方式 C.多媒体包括文本、图片等媒体元素 D.多媒体是利用计算机把声音、文本等媒体集合成一体的技术 2.多媒体信息包括等媒体元素( ) ①音频②视频③动画④图形图像⑤声卡⑥光盘⑦文字 A.①②③④⑤⑦ B.①②③④⑦ C.①②③④⑥⑦ D.以上都是 3.以下哪一组不属于多媒体中的媒体元素（…） A.文本和声音 B.图形和图像 C.磁盘和光盘 D.视频和动画 4.关于多媒体技术的描述，下面不正确的是（） A.多媒体技术是一个能够对多个媒体信息进行采集存储加工或继承的计算机技术 B.可以把外部的媒体信息通过计算机加工处理后以复合方式输出 C.多媒体技术是一门综合性知识，是信息时代的产物 D.多媒体技术是指存储信息的实体 5.下列不属于多媒体技术新的开发热点的是（） A..虚拟现实 B.多媒体通信技术 C.视频会议系统 D.数据库 6.关于多媒体技术，以下说法正确的是: （）A.多媒体技术就是多媒体。 B.多媒体技术是指可以通过网络浏览的声音、动画、视频等。 C.多媒体技术是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、U盘等。 D.多媒体技术是指以计算机为平台综合处理多种媒体信息，如文本、图像、声音、动画和视频等的技术。 7.以下描述中错误的是：( ) A.多媒体信息有些是以数字的形式而不是以模拟信号的形式存储和传输的。 B.多媒体技术是指以计算机为平台综合处理多种媒体信息，在多种媒体之间建立逻辑连 接，并具有人机交互功能的集成系统。 C.多媒体计算机系统就是有声卡的计算机系统。 D.多媒体是融合两种以上媒体的人—机交互式信息交流和传播媒体。 8.以下属于多媒体技术应用的是：（）
多媒体应用系统设计方法 通过前面的学习我们已经知道，多媒体应用系统提供大量的文本、图形、图像、声音、动画、视频等多媒体信息供用户快速查询，多媒体应用系统已成为计算机应用的重要组成部分。下面将对多媒体应用系统的设计方法进行简要的介绍。 一、多媒体应用系统工程化设计 1．多媒体软件工程概述 从程序设计角度看，多媒体应用系统设计属于计算机应用软件设计范畴，因此可借鉴软件工程开发方法进行。软件工程是一种用系统的方法来开发、操作、维护及报废软件的过程。这一全过程被称为软件的生命周期(Life Cycle)，传统的软件生命周期通常也称为瀑布式(Waterfall)生命周期(见下图)。 其优点在于： （1）便于控制开发的复杂性； （2）便于验证程序的正确性。 其缺点在于： （1）太强调规格说明； （2）设计者早期必须设计出每个细节； （3）需求规格说明文档编写不仅费力，且一致性、 充分性和完整性不能保证； （4）需增加交互性和互动性。 鉴于瀑布式生命周期的缺点，科学家布恩（Boehm）提出了称为螺旋式生命周期（Spiral LifeCycle Model）的模型和概念,如下图所示。 螺旋式生命周期模型（Spiral Life Cycle Model） 采用面向对象的程序设计方法（Object Oriented Programming）与瀑布模型相比较， 区别是： （1）以演示代替传统说明方式； （2）非常适合逻辑问题与动态展示的多媒体设计； 优点是： （1）开发周期短，效率高； （2）软件产品可重用性、移植性好； （3）版本升级方便。 采用螺旋生命周期再配合面向对象的程序设计OOP (Object-Oriented Programming) 方法，是开发多媒体应用系统的主流。 采用面向对象设计程序应符合两个条件: （1）对象为包含具有状态(State)与功能(Function) 的集合（类是具有共同属性与方法的对象的封装，是实现对象的模板）； （2）对象只有在其功能被激活时才能被处理（对象是类的具体实现）。
多媒体技术简介 摘要 随着科学技术的发展，多媒体技术已经无时无刻存在于我们的生活中，使得我们的生活更加丰富多彩。多媒体技术是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，本文通过对多媒体技术产生、应用现状和发展趋势的分析，使我们展望到，随着日益普及的高速信息网，它正被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信、军事、金融、医疗等诸多行业。 关键字多媒体,发展,应用,展望 前言 “多媒体”一词译自英文“Multimedia”，媒体（medium）原有两重含义，一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等，中文常译作媒质；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形等，中文译作媒介。从字面上看，多媒体就是由单媒体复合而成。多媒体技术，简言之就是具有集成性、实时性和交互性的计算机综合处理声文图信息的技术。本文主要介绍了多媒体技术的产生发展应用，并且对多媒体技术未来的发展趋势做出了相应的预测。 多媒体技术的起源与发展 1．初露端倪：20世纪80年代 多媒体技术开始进入实际应用阶段的标志——第一块声卡于1987年8月问世。 2.1988年，MPEG（专门研究运动图像压缩的专家小组）建立。 3．多媒体时代到来：20世纪90年代 主线：一是视频技术的发展；二是音频技术的发展 4．视频技术发展的三个高潮 AVI：奠定计算机视频存储的基础 MPEG：普及了计算机视频应用Stream（流格式）：网络传播视频 5．音频技术发展的两个阶段 以单机为主的WAV和MIDA音乐 各种网络音乐压缩技术：（RA、RM、RAM）、MP3、VQF、WMA 多媒体的关键技术 1多媒体数据压缩技术 研制多媒体计算机需要解决的关键问题之一是要使计算机能实时地综合处 理图文声像信息。然而，视频和音频信号数字化后数据量大，同时传输速度要求高。目前，计算机的速度很难满足如此大数据量的传输和播放要求。因此，视频、音频等多媒体数字信号的编码和压缩算法成为一个重要的研究课题。
本科生学年论文（课程设计）题目：电磁场与电磁波的应用 学院物理科学与技术学院 学科门类理学 专业应用物理 学号2012437019 姓名郭天凯 指导教师闫正 2015年11月18日
电磁场与电磁波的应用 摘要 随着社会的不断进步与发展，科学技术的不断改革创新，电磁场与电磁波已经应用于社会生活的方方面面，受到了越来越多人的高度重视和关注。电子通信产品的随处可见，手机通信，微波通讯以及无线电视等；电磁波极化在雷达信号滤波、检测、增强、抗干扰和目标鉴别/识别等方面的应用；电磁场在金属材料加工、合成与制备中的应用；电磁波随钻遥测技术在钻井中的应用；电磁场的生物效应在电磁治疗方面的应用等都离不开电磁成与电磁波。本文将进一步对电磁场与电磁波在通讯、科技开发、工业生产、生物科学、材料科学等方面的应用展开分析和探讨。 关键词：电磁场；电磁波；极化；电子通信技术；电磁波的应用
目录 1 电磁场与电磁波的概况 (1) 2 电磁场与电磁波在通讯方面的应用 (2) 2.1 在无线电广播中的应用 (2) 2.2 在电视广播中的应用 (2) 2.3 在移动通信中的应用 (2) 2.4 在卫星通信中的应用 (2) 3 电磁波极化的应用 (3) 3.1 利用极化实现最佳发射和接收 (3) 3.2 利用极化技术提高通信容量 (3) 3.3 极化在雷达目标识别、检测和成像中的应用 (3) 3.4 极化在抗干扰中的应用 (4) 4 电磁波随钻遥测技术在钻井中的应用 (5) 4.1 采用数据融合技术，优化产品性能，提高传输深度 (5) 4.2 采用广播芯片技术，提高信息传输能力 (5) 5 在生物医学中的应用 (6) 5.1 电磁场的生物效应及其发展 (6) 5.2 电磁场作用的机理 (6) 6 电磁场在材料科学中的应用 (7) 7 结束语 (7) 参考文献 (8)
实验九极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法. 2. 了解极化曲线的意义和应用. 3. 掌握恒电位仪的使用方法. 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一.我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的.但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大.由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示. 图2-19-1 极化曲线 A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程,如下式所示: M→Mn++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生.阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象.图2-19-1 中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜.B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流.电势到达C点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区. 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流.极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态.稳态体系指被研究体系的极化电流,电极电势,电极表面状态等基本上不随时间而改变.在实际测量中,常用的控制电位测量方法有以下两种: 静态法:将电极电势恒定在某一数值,测定相应的稳定电流值,如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值,以获得完整的极化曲线.对某些体系,达到稳态可能需要很长时间,为节省时间,提高测量重现性,往往人们自行规定每次电势恒定的时间. 动态法:控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描),并测量对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流与对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线.一般来说,电极表面建立稳态的速度愈慢,则电位扫描速度也应愈慢.因此对不同的电极体系,扫描速度也不相同.为测得稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时,可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线.同样,为节省时间,对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线,则选取适当的扫描速度绘
提供的大方向（可行性通过阅读相关文章研究） 1.极化码的级联码，有结合的做，想点子的范围会宽一些（找文章看可行性） 2.研究SCL译码中侯选路径的排序（基于硬件平台，一篇大牛文章提供了vhdl的硬件代 码，2018年有一篇ICL，可行性待研究） 3.引入其他信道(需要找文章参考一下可行性) 小想法： 1.SCL通过引入CRC来筛选正确路径，是否可以通过调整路径度量值计算公式来达到这 一目的，具体的，当某一层的似然值比较接近的时候，让似然值缩小一点；当某层似然值差距较大的时候，似然值不变；这个想法以前有过，具体效果有待验证。
2018-ICL-Huan Li-《Enhanced Metric Sorting for Successive Cancellation List Decoding of Polar Codes》：基于pairwise sorting (排序网络的内容) 提出三种pairwise metric sorting (PMS)排序方法：full-sorted PMS，half-sorted PMS, M-bit parallel decoding (M-PMS); 实验平台：ASIC FPGA SIMD-DSP。 2017-ICL-《Two-Step Metric Sorting for Parallel Successive Cancellation List Decoding of Polar Codes》 2015-ICSCAS-《On Metric Sorting for Successive Cancellation List Decoding of Polar Codes》：大牛写的，有VHDL代码
极码：主要概念和实用译码算法 摘要 极码代表一类新兴的纠错码,他的功率接近一个离散无记忆信道的容量。本文旨在说明其生成与解码技术的原则。与传统能力编码策略不同,它试图让代码尽可能随机,极性代码遵循不同的原理,这也是由香农通过创建一个典型共同组提出的。信道极化，一个概念的核心，就是极性代码，在数字世界中的马太效应之中被直观地阐述，对极性编码的构造方法进行了详细的概述。极性码蝴蝶结构介绍中，源位相关，证明SC算法的使用为有效的解码。从概念和实践的角度研究了供应链解码技术。最先进的解码算法，如BP和一些广义的SC解码，也在一个广泛的框架下解释了。仿真结果表明，极性码的级联与CRC码的性能优于Turbo码和LDPC码。一些在实际情况下有前途的研究方向在最后也被讨论。
摘要 (1) 引言 (1) 通道极化 (2) 编码和结构 (4) 编码原则 (5) 通道选择 (6) 连续取消解码 (7) 解码原理 (8) 简单SC译码过程 (9) 更有力的译码算法 (10) 提高的SC译码过程 (10) CRC-AIDED解码 (12) 置信传播解码 (12) ML或MAP解码 (12) 优点和缺点 (13) 极性码的缺点 (14) 未来的研究方向 (15) 结论 (16) 附录 (16)
引言 在过去的六年中见证了数字通信编码理论的成功。克劳德·香农著名的信道编码定理断言代码的存在,信息可以在可靠的噪声信道上传输速率信道容量。三个基本想法背后的信道编码定理的证明是: (1).随机选择的代码 (2).对于大型代码长度的联合渐近等分(AEP)之间的传输码字和接收序列。 (3).最优最大似然(ML)解码或次优联合典型的解码。 联合AEP在证明过程中扮演着重要的角色,在某种意义上,它保证接收到的序列与共同典型传输码字相似,并且共同典型解码错误的概率消失。当然随机编码也很重要,但只是为了便于数学证明好的代码的存在。 逼近能力与实际编/解码复杂度是编码理论的一个主要挑战。幸运的是,在过去的二十年里许多“turbo-like”代码家族,如涡轮码和低密度奇偶校验(LDPC)码,已经被发现实现这一目标。关键的问题是如何把实际实现的思想用于信道编码定理的证明。在LDPC编码中编码引入随机性窄在涡轮码或伪随机变量之间的连接和检查节点。可靠和有效的解码,涡轮码采用迭代BCJR算法(以它的发明者的名字命名的),而LDPC码采用信念传播(BP)算法。这两个算法执行仅略次于ML 或最大后验概率(MAP)算法。 鉴于其优秀的性能,涡轮码已经在3 gpp WCDMA和LTE标准先后被采用,并且LDPC码也在IEEE WiMax和802.11 n标准中被采用。然而,并没有从理论上严格证明的文献显示,传输通道AEP与这些代码满足联合。相反,根据含蓄思想(1)和(3)在香农编码定理中的证明,它一直认为独特的方法来设计最优 capacity-achievable代码是精心结合伪随机编码和ML / MAP译码算法。联合AEP和典型的解码的思想,另一方面,仅视为一种方法被证明了很长一段时间。 由于最近Arikan[1]发明的极性码使得形势发生变化,它打开了一个新前沿解释的纠错编码来实现任意二进制输入离散无记忆信道的能力(B-DMC)。这些新代码家庭植根于一个简洁的效果,叫做通道极化,它可以被看作是数字世界的马太效应。起初相同的独立渠道转变成两种稍微不同的可靠性综合频道:好的和坏
《多媒体应用系统技术》期末考试知识点总结 《多媒体应用系统技术》期末考试知识点总结 第一章多媒体技术概论 1、CCIT组织定义的媒体类型 （1）感觉媒体 （4）存储媒体（2）表示媒体（5）传输媒体（3）显示媒体（6）信息交换媒体2、多媒体和多媒体技术的含义与范畴 1用于存储信息的实体，如纸（1）媒体在计算机中有两种含义：○ 2信息载体，如文本、声音、图像、图张、磁盘、光盘等；○ 形、动画等。 【说明】用于传播信息的电缆、电磁波等称为“媒介”。 （2）多媒体技术：是指计算机综合处理多种媒体信息，在文字、 图像、图形、动画、音频等多种信息之间建立逻辑关系，并将多媒体设备集成为一个具有人机交换性能的应用系统的技术。 （3）多媒体与多媒体技术的范畴 1多媒体所涉及的实际上是媒介与媒体两种形式.在现代多○ 媒体技术领域中,人们侧重于谈论光盘、磁盘等承载信息的媒体形式，而把传输信息的媒介作为必要的硬件条件。 2现代多媒体技术所涉的媒体对象主要是计算机技术的产物，○ 其他领域的单纯事物不属于多媒体范畴。 3、多媒体技术的处理对象及基本特性。 《多媒体应用系统技术》期末考试知识点总结 （1）多媒体技术的处理对象：文字、图像、图形、动画、音频信 号、视频信号。 【说明】以上各种多媒体处理对象全部采用数字形式存储，形成对 应格式的数字文件，这些文件叫做“多媒体数据文件”， 它们使用的存储介质有光盘、硬盘、磁光盘、半导体存储 芯片和软盘等。 （2）多媒体技术的基本特性。 1信息载体的多样性○2信息载体的交互性○3信息载体的集○ 4信息成性（包括：多种信息的集成处理、处理设备集成）○ 载体的实时性。 4、多媒体系统的层次结构 1多媒体应多媒体计算机系统自上而下的层次结构主要包括：○ 2多媒体创作系统○3多媒体素材制作平台○4多媒体用系统○
极化码的速率匹配和编码方法研究 极化码是Arikan提出的一种数学可证明的可以取得香农容量限的纠错编码,拥有出色的纠错能力。同时,极化码拥有较低的编译码复杂度,码长为N的极化码在采用串行抵消（Successive Cancelation,SC）译码算法时,编译码复杂度仅为O（NlogN）。针对极化码在实际应用中存在问题,本文从极化码的编码原理上切入,从速率匹配和终止极化方面对极化码进行了优化。 首先,本文系统地介绍了极化码的基础知识,主要分为三个部分。第一部分是信道极化原理,给出了信道合并和信道拆分的递归公式,并说明了极化码的生成步骤。第二部分介绍了几种常见的极化码信息位的选择方法,并对这些方法的适用范围和优缺点进行了阐述和比较。 第三部分给出了几种主流的极化码译码方法,并且比较了它们在复杂度、译码时延和纠错性能方面的差别。编码方式决定了原始极化码的码长和码率不够灵活,需要通过凿孔来构造码长可变、速率匹配的极化码。本文设计了一种分段凿孔方法来构造速率匹配的极化码。 引入矩阵极化率来衡量凿孔对极化码纠错性能的影响,选择矩阵极化率最大的码字作为最佳凿孔模式。对极化码的码字进行分段,有效减小了最佳凿孔模式的搜索运算量,使穷举搜索最佳凿孔模式成为可能。经过仿真验证,相比传统的凿孔极化码,本文的分段凿孔极化码在10-3误码率时能获得约0.7dB 的性能增益,有效地提升了速率匹配极化码的译码性能。 从译码方式角度进行的优化通常难以兼顾复杂度与纠错性能,终止极化码从极化过程和编码的角度进行优化,能从根本上降低编译码的复杂度,且不会造成纠错性能的损失。原始终止极化码基于2×2生成矩阵,由于3×3生成矩阵拥有
极化曲线的测定 物理化学实验教案 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测 定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，图2-19-1 极化曲线电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：于电流通过电极
而导致电极电势偏离平衡值的现超(过)钝化区象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所 示： M?M n+＋ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化 膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后， 1 物理化学实验教案随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流， 直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。
实验2：金属Zn阳极极化曲线的测量 一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法； 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线； 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。 二、实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。 特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属 的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝 化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示
?AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变; ?DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。 从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。 影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。 三、仪器与试剂 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、 1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极极化曲线。
极化曲线的测定 一、实验目的 掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。 二、实验原理 实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域： 电 流 密 度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层， 阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。 3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过
电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。 测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。 本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等，改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。 三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，34HCO NH 饱和溶液，浓3NH 水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml ）2只，量筒（50或100ml ）1只。 恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区： 图23.2 前面板示意图
IIB 广播与传输 ROADCASTING & TRANSMISSION 文献引用格式：叶铭，李晖，童强.极化码的编码构造[J ].电视技术，2018，42(6) :36 -40. YE M , L I H , TONG Q. Coding construction of polar codes[ J ]. Video engineering ., 2018, 42(6) ：36 -40. 中图法分类号:TN911.22 文献标志码：A DOI ： 10. 16280/j. videoe. 2018.06. 009 极化码的编码构造 叶铭1李晖12,童强1 (1.海南大学信息科学技术学院，海南海口 570228;2.海南省海洋通信与网络工程技术研究中心，海南海口 570228) 摘要：为了丰富极化码的编码构造理论，分析了极化码生成矩阵中与核矩阵密切相关的置换矩阵，论证置换矩阵所起的具 体作用并给出了其具体形式，发现了置换矩阵内在的排列规律。介绍了系统极化码的两种编码方法，仿真结果表明系统 极化码与非系统极化码具有相同的误帧率性能，但系统极化码的误比特率性能更好。关键词：极化码；编码构造；置换矩阵;核矩阵；系统极化码 Coding Construction of Polar Codes YE Ming 1 , LI Hui 1 1 2 , TONG Qiang1 (1. College of Information Science and Technology , Hainan University , Haikou 517022 , China 2. Marine communications and network engineering technology research center of Hainan ， 570228 , China') Abstract ： I n o rder to rich the coding construction theory of polar codes , the permutation matrix closely related to the kernel matrix in the generator matrix of polar codes is analyzed. The concrete function of the permutation matrix is demonstra form is given. The inherent arrangement law of the permutation matrix is found. Two coding methods of systematic polar codes are introduced. The simulation results show that SPCs have advantage over non - systematic polar codes in b while they have the same frame error rate performance.Key words ：polar codes; coding construction ； permutation matrix ； kernel matrix ； systematic polar codes 极化编码是一种可达二进制离散无记忆信道对 称容量的编码构造方法[1-]，标准形式的极化码是 非系统极化码。最初介绍的极化码是一类非系统线 性分组码，其2x 2核矩阵G 2只有一种形式。所有的 线性码都能转换为系统码，极化码也可以经过系统 编码而转换为系统极化码。然而，极化码通过系统 编码后不一定能保持原有编码的低复杂度特性。系 统编码也未必使极化码具有性能上的优势。同时， 近年来多维核矩阵构造的极化码的合理性被证 明[3_4]，极化码的码长限制被打破。基于l x 1核矩 阵G 的极化码（1^ 3 的核矩阵为多维核矩阵）有多 种形式的核矩阵G 。不同形式的核矩阵G 使得这 类极化码具有不同的性能[5]。本文深人分析了生成 矩阵中与核矩阵密切相关的置换矩阵，介绍了系统 极化码的两种编码方法，详细的仿真结果表明系统 极化与非系统极化码具有相同的误帧率性能，但系 统极化码的误比特率性能更好。极化码系统编码的 方法也可以应用于涡轮式接收机设计和Reed - Muller 码[]。 1极化码的置换矩阵 极化码的编码构造基于其生成矩阵。令《(表示 向量（U ，u +1 ,…，u )。对于斤=2n ，n 彡0，有极化 码的生成矩阵[]: G n = B n F 2 ?n (1) 式中：尸2 = [1 0] ;^v 是一个比特反转置换 矩阵；? n 表示n 次Kronecker 积。 基金项目：海南省重点研发计划高新技术项目（ZDYF2016010);海南省重点研发计划高新技术项目（ZDYF2018012);国 家自然科学基金地区基金项目（61661018) 36 《电视技术》第42卷第6期（总第503期）I 投稿网址 http ://W W W . videoe . cn
实验八 极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2、了解极化曲线的意义和应用。 3、掌握恒电势仪的使用方法。 二、实验原理 1、极化现象与极化曲线 当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。 在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M →M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变 正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现 象。 图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲 线。图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向 正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是 因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝 化膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应 的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到 电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增 大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。 2、极化曲线的测定 (1) 恒电势法 恒电势法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电势下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电 图3-8-1 极化曲线 A -B ：活性溶解区；B ：临界钝化点B -C ：过渡钝化区；C -D ：稳定钝化区；D -E ：超(过)钝化区