面向高速率的极化码硬件实现方法研究
发布时间：2021-11-01 19:04
极化码是一种码长趋近无穷大时,可以被严格数学证明达到香农信道容量的纠错编码。因极化码性能优良,在2016年经过激烈的角逐,被标准组织选为5G-eMBB场景下控制信道的编码方案。极化码是未来移动通信系统的重要的研究方向,也是当下5G的研究热点。在纠错码中Turbo码和LDPC已经经历了充分的发展,在目前广泛使用的还是这两者。新事物的发展需要一个过程,极化码也是如此。自2008年被Arikan提出以来,短短十余年,极化码经历了快速发展。但是,SC译码算法在码长较短时性能不佳,而码长较大时译码时延和资源占用居高不下。设计高速率极化码编译码是5G应用场景多元化、数据量剧增、低延时的内在要求也是一项巨大挑战。本文首先分析了信道极化概念和极化码编译码的基本原理,然后对比了几种构造极化码的方法。在编码器方面对比分析了系统编码器与非系统编码器的性能,然后设计出基于两级非系统编码器的高速率系统编码器。在译码器方面,本文首先对几种SC译码器硬件结构进行了分析。然后,本文研究了时下热门的快速SC译码算法并与标准SC译码做性能对比。接下来,本文以快速SC译码算法为基础,设计出9种快速译码器硬件结构,并优化了硬...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 极化码的国内外研究现状
1.2.1 极化码编码研究
1.2.2 极化码译码研究
1.2.3 极化码译码硬件实现研究
1.3 本文主要工作
1.4 本文组织结构
第二章 极化码原理及编译码算法
2.1 信道基本参数及符号说明
2.2 信道极化原理
2.2.1 信道组合
2.2.2 信道分裂
2.3 信道可靠性估计
2.3.1 Bhattacharyya参数
2.3.2 密度进化
2.3.3 高斯近似
2.4 极化码编码算法
2.4.1 非系统极化码编码算法
2.4.2 系统极化码编码算法
2.5 极化码译码算法
2.5.1 SC译码算法
2.5.2 SCL译码算法
2.6 极化码译码器硬件架构
2.6.1 Pipelined-Tree与 Line SC结构
2.6.2 半并行SC结构
2.7 本章小结
第三章 基于LLR的高速SC译码算法
3.1 快速SC译码算法
3.1.1 0码率码
3.1.2 1码率码
3.1.3 重复码
3.1.4 单奇偶校验码
3.1.5 类型Ⅰ码
3.1.6 类型Ⅱ码
3.1.7 类型Ⅲ码
3.1.8 类型Ⅳ码
3.1.9 类型Ⅴ码
3.2 快速译码流程
3.2.1 子极化码划分
3.2.2 快速译码算法流程
3.3 仿真结果与性能对比
3.3.1 FSC译码算法与标准SC译码性能对比
3.3.2 码长对极化码性能的影响
3.3.3 码率对极化码性能的影响
3.3.4 不同译码算法对极化码性能的影响
3.4 本章小结
第四章 高速SC译码器的硬件实现
4.1 实现平台
4.1.1 硬件平台
4.1.2 软件平台
4.2 系统极化码编码器的实现与验证
4.2.1 系统编码器的硬件结构设计
4.2.2 非系统极化码编码器硬件结构设计
4.2.3 码字处理硬件结构设计
4.2.4 吞吐率分析
4.2.5 RTL仿真结果
4.3 快速SC译码器的实现与验证
4.3.1 1码率码硬件结构
4.3.2 重复码硬件结构
4.3.3 单奇偶检验码硬件结构
4.3.4 快速SC译码器硬件结构
4.3.5 吞吐率分析
4.3.6 RTL仿真结果
4.4 硬件测试
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
博士论文
[1]极化编码理论与实用方案研究[D]. 陈凯.北京邮电大学 2014
硕士论文
[1]极化码译码的算法和硬件架构研究[D]. 周杨灿.南京大学 2019
[2]极化码编码与译码算法研究[D]. 王继伟.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3470640
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 极化码的国内外研究现状
1.2.1 极化码编码研究
1.2.2 极化码译码研究
1.2.3 极化码译码硬件实现研究
1.3 本文主要工作
1.4 本文组织结构
第二章 极化码原理及编译码算法
2.1 信道基本参数及符号说明
2.2 信道极化原理
2.2.1 信道组合
2.2.2 信道分裂
2.3 信道可靠性估计
2.3.1 Bhattacharyya参数
2.3.2 密度进化
2.3.3 高斯近似
2.4 极化码编码算法
2.4.1 非系统极化码编码算法
2.4.2 系统极化码编码算法
2.5 极化码译码算法
2.5.1 SC译码算法
2.5.2 SCL译码算法
2.6 极化码译码器硬件架构
2.6.1 Pipelined-Tree与 Line SC结构
2.6.2 半并行SC结构
2.7 本章小结
第三章 基于LLR的高速SC译码算法
3.1 快速SC译码算法
3.1.1 0码率码
3.1.2 1码率码
3.1.3 重复码
3.1.4 单奇偶校验码
3.1.5 类型Ⅰ码
3.1.6 类型Ⅱ码
3.1.7 类型Ⅲ码
3.1.8 类型Ⅳ码
3.1.9 类型Ⅴ码
3.2 快速译码流程
3.2.1 子极化码划分
3.2.2 快速译码算法流程
3.3 仿真结果与性能对比
3.3.1 FSC译码算法与标准SC译码性能对比
3.3.2 码长对极化码性能的影响
3.3.3 码率对极化码性能的影响
3.3.4 不同译码算法对极化码性能的影响
3.4 本章小结
第四章 高速SC译码器的硬件实现
4.1 实现平台
4.1.1 硬件平台
4.1.2 软件平台
4.2 系统极化码编码器的实现与验证
4.2.1 系统编码器的硬件结构设计
4.2.2 非系统极化码编码器硬件结构设计
4.2.3 码字处理硬件结构设计
4.2.4 吞吐率分析
4.2.5 RTL仿真结果
4.3 快速SC译码器的实现与验证
4.3.1 1码率码硬件结构
4.3.2 重复码硬件结构
4.3.3 单奇偶检验码硬件结构
4.3.4 快速SC译码器硬件结构
4.3.5 吞吐率分析
4.3.6 RTL仿真结果
4.4 硬件测试
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
博士论文
[1]极化编码理论与实用方案研究[D]. 陈凯.北京邮电大学 2014
硕士论文
[1]极化码译码的算法和硬件架构研究[D]. 周杨灿.南京大学 2019
[2]极化码编码与译码算法研究[D]. 王继伟.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3470640
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3470640.html
