极化码的编码与译码

作     者：陈国莹 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：芮义斌

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：信道编码 信道极化 极化码 SC译码 

摘      要：极化码(Polar Codes)是***基于信道极化现象提出的一种新的信道编码方法,在理论上被证明可以达到香农极限,并且具有较低的编译码计算复杂度,这是无线通信领域的重大突破,已经成为编码领域备受瞩目的研究热点。本文主要对极化码的编码原理和译码算法进行研究,主要工作概括如下： 1、分析了信道极化现象,详细推导了信道结合和信道分裂的过程,通过对信道极化和信道截止频率的仿真分析,证明了信道极化在极化码构造过程中的重要性。 2、系统地阐述了极化码的编码原理,推导了极化码生成矩阵的构造过程,讨论了信息位选择的方法。针对SC译码算法、BP译码算法和ML译码算法,仿真分析不同的编码块长度、码率和迭代次数在AWGN信道中对译码性能的影响,仿真结果表明当编码块长度越大、码率越小、迭代次数越高时,极化码译码性能越好;SC译码算法和BP译码算法适合码长较长的极化码,而ML译码算法适合码长较短的极化码。 3、针对构造极化码时一些未被极化的信道会被选为信息位,从而会严重影响极化码的性能的问题,通过选取部分不太可靠的信息位和比较可靠的冻结位来构造内码对SC译码算法进行改进。仿真结果表明改进的SC译码算法与原SC译码算法相比提升了译码性能。 4、将极化码分别与RM码和LDPC码在编码原理和译码性能上进行了分析比较,根据在BP译码算法下的仿真结果讨论这三种信道编码的译码性能以及优缺点。