极化码的译码算法研究

作     者：闫海霞 

作者单位：成都信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑郁正

授予年度：2018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：极化码 信道编码 SC算法 CA-SCL算法 惰性复制 

摘      要：为追求更高传输速率以及更高可靠性的通信要求,满足此类要求的第五代移动通信系统必然成为通信发展的主流趋势,而由***所提出的极化码编码方案由于其独特的编码构造和数学迭代公式的运用以及比Turbo码、LDPC码计算复杂度低的特点,使该码的研究成为国内外学者们的研究热点。本文主要研究极化码的译码算法,研究译码算法的前提是对极化码的编码方面的透彻理解。所以本文在研究过程中,编码方面同样成为工作量的一部分,着重点仍是对译码方面的研究。首先,概述极化码的发展现状,在阅读大量文献的基础上,理解性讲解信道极化现象理论,并在Matlab2017平台上验证极化现象。基于上述极化现象,用数学公式推导编码生成矩阵以及按位生成方法及扩展到长码下的按列生成方法,本文研究BEC方法和Monte-Carlo方法以及高斯近似方法,分析它们对极化编码效率的影响。其次,探究SC译码算法的译码原理,结合蝶形结构的特点得到蝶形的运算公式,针对传统SC译码算法的精确度“下溢问题引入LLR,剖析LLR值的数据存储结构,设计SC译码流程图并设计整个极化码编译码系统程序,得出时间计算复杂度和空间空间复杂度分别为O(NlogN)、O(N)。同时,研究SCL译码算法,通过L值确定保留的路径,以路径度量值PM作为选择路径的参数,在SC译码程序的基础上,增加关键函数模块,设定不同L值,运行仿真获得不同路径宽度下的性能对比,得出算法的时间计算复杂度和空间复杂度分别为O(L?NlogN)、O(L?N),译码曲线的误码率和误块率明显比SC译码算法降低。最后,研究CA-SCL算法,牺牲编码效率来降低计算复杂度,加入L位CRC,并在Matlab2017中进行仿真性能图比较,此算法的重复计算LLR值使得计算复杂度为O(N),为优化算法,引入“惰性复制算法,仿真对比不同译码算法的性能,得出译码算法性能是逐步提高的。