Polar Code译码算法的研究与实现

发布时间：2019-05-05 17:43

【摘要】：极化码是最近提出的一种新型的信道编码技术,是目前唯一一种在二进制离散无记忆信道下被理论证明能达到香农限的一种信道编码。同时极化码有着极低的编译码复杂度,2016年11月,3GPP组织将其确定为第五代移动通信中增强型移动宽带场景下控制信道的信道编译码技术。首先,本文介绍了信道极化理论,以及信道极化的过程,并根据信道极化理论仿真了两种码长所对应的信道经过信道极化后各子信道的信道容量以及其信道容量分布的概率,并根据信道极化理论概述了极化码编码的结构以及不同码率极化码的构造,同时还在Matlab环境下仿真码长为1024的极化码的不同码率的译码性能。并对将极化码与当前主流通信系统所使用的的Turbo码和LDPC码在译码性能以及编译码方法和复杂度方面进行了对比。其次,本文详细介绍了SC译码算法,并针对SC译码算法的复杂度高的问题,进行了对数域的化简,并进一步基于min-sum算法进行了近似简化,大大地降低了译码器的计算复杂度,同时还针对SC译码延迟高的缺点,设计了减小延迟的SC译码器,使译码延迟由(2n-2)降低到(1.5n-2),紧接着又重点论述了并行的SC译码器,译码延迟降为原来的1/M。并对原始的SC译码算法和减小延迟的SC算法进行了FPGA的设计与实现。由于SC译码算法会造成错误扩散的问题,所以译码性能只是次优,因此,本文又重点概述了SCL算法,同时设计了基于CRC辅助的SCL译码算法,使得译码性能相比SC算法得到很大的提升,由于SCL译码算法的延迟较高,本文还重点概述了并行的SCL算法,并对并行SCL算法进行了译码性能的仿真,与SCL算法相比几乎没有性能损失。最后,本文基于FPGA设计并实现了降低延迟的2b-SCL译码器和低复杂度的SCL译码器。最后,本文还重点概述了极化码的置信度传播译码,解决了SC和SCL等串行译码带来的译码时延高,吞吐率低的问题。提出了一种减少迭代次数的改进BP算法,相比原始BP译码算法译码性能不损失的情况下,可以减少迭代次数。由于高信噪比下,BP译码并不需要很多的迭代次数,因此,本文还提出了三种迭代终止的准则,能够有效的降低BP译码算法的时间复杂度。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN911.22

【参考文献】