极化码编译码算法研究及VLSI设计

发布时间：2022-11-06 18:41

　　目前,第五代移动通信（5G）e MBB场景下的控制信道选择了极化码作为编码标准。极化码是首个以数学方法被严格证明可达到香农极限的信道编码方法。极化码的构造基础是信道极化,即信道极化后的可靠性高的信道传输信息比特,可靠性低的信道则传输冻结比特。因为在码长趋近无穷大时才能实现完全极化现象,所以有限码长条件下的极化码性能并不理想。随着码长的增大,译码延迟和计算复杂度也会急剧增加。信道编码系统的性能优异主要取决于译码器的性能,因此本文的研究重点主要在于低延迟和低计算复杂度译码算法研究,以及高性能译码器硬件架构的VLSI设计与实现。本文的主要研究工作如下:1、串行抵消（Successive Cancellation,SC）译码算法的串行译码特点造成的高延迟与无线通信系统中高速信息传输目标相悖。在极化码构造中,冻结比特是发送端和接收端都预置的,可以加快译码速度。因此,本文在单个冻结比特、冻结比特对和冻结区间三个层面分析冻结比特对译码速度的影响,基于冻结比特对提出译码周期和计算复杂度的分析方法,并提出适用于流水线树型译码结构的冻结比特设计模式。最后简化的SC译码器基于FPGA实现,与前人的研究成果相... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 极化码发展现状
        1.2.2 译码器硬件结构研究
    1.3 论文研究内容及结构
第二章 极化码的理论基础
    2.1 符号参数与信道模型
    2.2 信道极化效应
        2.2.1 信道联合
        2.2.2 信道分裂
    2.3 极化信道可靠性估计
        2.3.1 巴氏参数
        2.3.2 高斯近似
    2.4 极化码编码原理
    2.5 本章小结
第三章 基于冻结比特对的SC译码算法研究
    3.1 引言
    3.2 SC译码算法原理
    3.3 极化码译码树表示
        3.3.1 深度优先型
        3.3.2 遍历分枝型
    3.4 冻结比特设计模式
    3.5 译码器结构分析
        3.5.1 FFT蝶型结构
        3.5.2 流水线树型结构
    3.6 低延迟SC译码器硬件实现
        3.6.1 PE计算网络模块
        3.6.2 部分和项模块
        3.6.3 控制模块
        3.6.4 实验结果分析
    3.7 本章小结
第四章 基于组合型结点的Fast-SSC译码算法研究
    4.1 引言
    4.2 SSC译码算法原理
        4.2.1 Rate0结点
        4.2.2 Rate1结点
    4.3 Fast-SSC译码算法原理
        4.3.1 Rep结点
        4.3.2 SPC结点
    4.4 译码树特殊结点类型拓展
        4.4.1 基于Rate0结点简化译码
        4.4.2 基于Rep结点穷举式译码
        4.4.3 跨结点处理似然值
    4.5 高性能Fast-SSC译码器硬件实现
        4.5.1 整体硬件架构
        4.5.2 LLRs计算模块
        4.5.3 存储器模块
        4.5.4 Beta计算模块
        4.5.5 特殊结点译码器模块
        4.5.6 控制器模块
        4.5.7 实验结果分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
博士论文
[1]极化码构造与译码算法研究[D]. 吴道龙.西安电子科技大学 2016
[2]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



本文编号：3704020