基于QUBO建模与量子退火的LDPC码混合译码研究

摘要

低密度奇偶校验（LDPC）码作为一类具有稀疏奇偶校验矩阵的高效纠错码，自被重新发现以来便在通信领域展现出巨大潜力，特别是在第五代（5G）无线通信系统中成为核心编码方案。本文针对LDPC码在复杂信道环境下的解码问题，提出了一种创新的量子-经典混合译码架构。该架构通过将解码问题转化为二次无约束二进制优化（QUBO）问题，利用相干光量子计算机的并行处理能力加速迭代译码过程。研究重点聚焦于5G标准中的两类典型场景：高吞吐场景（BG1主导的长码长、高码率）和低复杂度场景（BG2主导的短码长、低码率）。通过建立严格的数学模型，本文设计了基于量子退火和置信传播算法的混合解码器，并采用贝叶斯优化方法对最大迭代次数和阻尼因子等关键参数进行自适应调整。这项研究为量子计算在通信领域的实用化提供了重要理论基础和实践方案。