Polar码编译码算法的硬件架构设计及其仿真验证

发布时间：2022-10-21 10:53

　　Polar码是一种基于信道极化现象来构造的纠错编码,它是目前唯一一种能够被严格证明可达香容极限的编码方法。此外Polar码具有极简洁的编码方式,最初Arikan采用了最符合Polar码编码递归结构的串行相消（Successive-Cancellation,SC）译码算法对其进行译码,同时SC算法的强递归性非常适合于硬件的实现。2016年11月17日,5G eMBB场景确认将Polar码作为其控制信道的编码方案,这使得Polar码的优异特性得到了真正的体现,因此对Polar码的研究也具有十分重要的实际意义。本文对Polar码编译码原理进行了详细的说明,介绍了几种译码算法,并且提出了一种SSCS（Simplified Successive-Cancellation Stack）译码算法,给出了Pola码的编码器及SSCS译码器的FPGA实现设计,最后进行了仿真验证。本文所做的工作及取得的成果主要有:1)从信道极化现象入手,介绍了信道极化原理中信道联合和信道拆分两个阶段的具体实现过程,然后通过Matlab仿真,更直观的观察到极化信道的存在。接着详细介绍了几种极化信道可靠性的估计方法,最后给出... 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 Polar码概述
    1.2 Polar码的研究意义
    1.3 Polar码的发展和研究现状
        1.3.1 Polar码的编译码技术研究
        1.3.2 Polar码的硬件实现研究
    1.4 本论文的结构安排
第二章 Polar码编码理论
    2.1 信道极化原理
        2.1.1 信道联合
        2.1.2 信道拆分
        2.1.3 信道极化仿真
    2.2 极化信道可靠性估计方法
        2.2.1 巴氏参数
        2.2.2 密度进化
        2.2.3 高斯近似
        2.2.4 β-expansion
    2.3 Polar码编码
    2.4 本章小结
第三章 Polar码译码算法研究
    3.1 SC类译码算法
        3.1.1 SC译码算法
        3.1.2 SCL译码算法
        3.1.3 CA-SCL译码算法
        3.1.4 性能仿真分析
    3.2 简化的SC(SSC)译码算法
        3.2.1 SC译码的码树结构
        3.2.2 SSC译码算法原理
        3.2.3 SSC译码器的实现方法与仿真
    3.3 连续删除堆栈(SCS)译码算法
    3.4 Polar码的SSCS译码算法
        3.4.1 算法原理
        3.4.2 性能仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 Polar码编码器的FPGA实现
    4.1 编码器的硬件架构设计
    4.2 编码器的模块化设计
        4.2.1 生成矩阵产生模块
        4.2.2 待编码比特生成模块
        4.2.3 矩阵相乘模块
        4.2.4 控制模块
    4.3 编码器的硬件仿真验证
    4.4 本章小节
第五章 SSCS译码器的FPGA实现
    5.1 SSCS译码器的硬件架构设计
    5.2 数据量化处理
    5.3 SSCS译码器的模块化设计
        5.3.1 译码核心模块
        5.3.2 堆栈处理模块
        5.3.3 控制模块
    5.4 SSCS译码器的硬件仿真验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
个人简历、攻读硕士学位期间取得的成果
    1.个人简历
    2.参加的科研项目
    3.获得奖励


【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]面向5G通信系统的极化码研究与实现[D]. 李孟杰.重庆邮电大学 2019
[2]极化码的译码算法研究与硬件实现[D]. 黄志成.桂林电子科技大学 2019



本文编号：3695496