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[提交于 2025年10月24日
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标题: 通用最大似然(列表)解码通过快速向量-矩阵乘法
标题: Universal Maximum Likelihood (List) Decoding via Fast Vector-Matrix Multiplication
摘要: 最大似然(ML)解码对于任意分组码仍然是根本困难的,最坏情况下的时间复杂度(以总乘法次数衡量)不优于直接穷举搜索,后者对于一个$q^{k} n$码需要$[n,k]_q$次操作。 本文介绍了一种简单且与码无关的框架,将最坏情况下的复杂度降低了一个因子$n$,降至$q^{k}$次操作,这在实践中是一种非常理想的减少。 该结果适用于一般无记忆信道上的线性和非线性分组码,以及硬判决和软判决解码。 它自然扩展到符号间干扰(ISI)信道和ML列表解码,仅带来可忽略的复杂度增加。 我们的核心见解是,当接收器接收到每个序列时,该序列对于码本中每个码字的条件概率 (即\emph{似然性})可以表示为两个精心构造向量的内积——第一个依赖于接收到的序列,第二个依赖于该码字本身。 因此,评估码本中所有码字的可能性 reduces 到一次向量-矩阵乘法,ML解码(MLD)变成在结果向量中选择最大元素的简单任务。 唯一的非平凡成本在于向量-矩阵乘积。 然而,我们的矩阵构造允许使用 Mailman 算法来降低此成本。 这种时间减少是以高空间复杂度为代价的,需要$\mathcal{O}(q^{k+1} n)$的空间来存储预计算的码本矩阵。
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