极化码SC译码算法研究

发布时间：2017-09-12 19:10

  本文关键词：极化码SC译码算法研究

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【摘要】：极化码(Polar Codes)是第一种能够证明的B-DMC信道下能够达到香农极限的构造码,并且极化码的编码与译码复杂度都很低,由于极化码所具有的这些优点,研究人员给予极化码很大的关注。极化码是在信道极化的基础上构造的,本文首先分析了信道极化的基本原理。在BEC等离散信道中,信道极化与信道数量N,擦除概率p有很大关系,针对这些因素进行了研究。不同的信道类型,具有不同的信道极化的计算方法。文中研究了信息在BEC、BSC以及高斯信道等三种信道上的传输,分别分析了它们的极化过程。编码过程是用矩阵来表示信道极化组合与分解的过程,编码过程最重要的是求得生成矩阵,文中分析了生成矩阵的计算公式,详细讨论了极化码的编码过程。极化码采用连续消除(SC)译码算法进行译码,译码过程是一系列的迭代,SC译码算法译码复杂度较低。文中首先分析了基本SC译码算法,并对不同信道下SC译码的性能进行了研究。在BEC和BSC信道,仿真研究了误码性能与码率、码长以及擦除概率等的关系。在高斯信道下,采用高斯近似法进行极化,使极化码应用于高斯信道,然后综合考虑了码率、码长和信噪比等与极化码性能的关系,得出了误码率曲线。在SC译码的基础上,研究了列表SC译码算法(SCL)和循环冗余校验辅助SCL算法(CA-SCL)在高斯信道的性能,与传统SC译码算法相比,后两种译码算法的复杂度增加了,仿真结果表明这两种算法优于基本SC算法。通过观察译码结构,发现存在一些特殊的码元,译码时所需计算的节点远多于平均,针对这类码元提出了改进措施。在编码时这些码元也设置为固定值,在译码时避免了多余的计算,最后对改进方法进行了仿真验证,结果表明在存在孤立节点的情况下,译码复杂度降低了。
【关键词】：信道编码 极化码 信道极化 SC译码算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 极化码的产生与发展9-11
• 1.2.1 极化码的SC译码研究现状10-11
• 1.2.2 在现代通信中的应用11
• 1.3 极化码的关键技术11-13
• 1.4 极化码的限制13
• 1.5 本文的结构安排13-15
• 第2章 极化码理论基础15-27
• 2.1 信道极化15-19
• 2.1.1 信道组合15-16
• 2.1.2 信道分解16-19
• 2.2 信道极化中信道的演进关系19-20
• 2.3 不同信道的极化20-22
• 2.3.1 二进制擦除信道(BEC )20-21
• 2.3.2 二进制对称信道(BSC )21
• 2.3.3 高斯信道21-22
• 2.4 极化码编码22-24
• 2.5 极化码SC译码算法基本原理24-26
• 本章小结26-27
• 第3章 极化码的SC译码算法27-42
• 3.1 极化码编码算法设计27-29
• 3.2 极化码SC译码算法设计29-33
• 3.3 列表SC译码算法(LSC )33-37
• 3.4 循环冗余辅助SC L译码算法(C RC-SC L)37-38
• 3.5 提出一种改进算法38-41
• 3.5.1 极化码的改进算法39-40
• 3.5.2 极化码的改进算法的实施40-41
• 本章小结41-42
• 第4章 仿真结果呈现与分析42-56
• 4.1 BEC信道下极化码仿真42-47
• 4.1.1 不同擦除概率下极化码的误码率仿真43-44
• 4.1.2 不同码率条件下极化码的仿真44-45
• 4.1.3 不同码长情况下的极化码仿真45-46
• 4.1.4 BEC信道下极化码的误帧率情况46-47
• 4.2 BSC信道下的极化码仿真47-48
• 4.3 高斯信道下的极化码的仿真结果48-51
• 4.4 改进SC译码算法仿真结果51-52
• 4.4.1 SC L译码算法仿真结果51-52
• 4.4.2 循环冗余校验辅助SC L译码算法仿真结果(C A-SC L)52
• 4.5 极化码与LDPC码的性能比较52-53
• 4.6 提出的改进算法仿真53-55
• 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62

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本文编号：839000