论文部分内容阅读
信道编码技术一直是移动通信系统中重要环节之一,极化码作为5G eMBB场景的控制信道编码方案,起到了至关重要的作用。极化码在本质上起源于极化现象,而它的编码也是建立在信道极化上的。信道极化现象是在码长趋于无限长时,一部分信道容量达到“1”的无噪信道和一部分信道容量达到“0”的全噪信道,没有噪声的信道用来传输信息比特,也就是信息位;全噪信道用来传输无用的信息,即冻结位。随着5G时代的到来,用户在体验增强现实、远程控制和游戏等业务时对速率的要求更加苛刻,所以如何提升极化码译码的性能就成为一个亟待解决的问题。本文对极化码译码算法展开了研究,主要内容和创新成果包括:1、极化码的理论基础就是信道极化,所以本文首先解释了信道极化理论,主要包括信道极化的特点,信道容量的计算方法,信道合并原理和信道拆分原理,并在理论基础上,对极化现象进行了仿真实现。2、介绍了极化码编码和极化码译码算法,其中编码主要包括生成矩阵的构造,信息位的选择和编码方式。极化码译码主要介绍了目前最常用的几种译码算法,包括SC(Successive Cancellation)译码算法,SCL(Successive Cancellation List)译码算法,CA-SCL(Cyclical Redundancy Check Aided-SCL)译码算法。对各个译码算法进行了详细的解释并进行了实现,同时在matlab仿真软件中对各算法性能结果进行了对比。3、提出了一种改进的极化码译码算法,由于目前存在的极化码译码算法都是基于串行实现的,在现有资源下,无法满足译码性能要求,因此本文基于基础SCL译码算法提出了一种并行的多比特译码算法,简称PAR-SCL(Parallel-SCL)译码算法。该算法的核心思想是编码原理和路径度量值可以提前舍弃,有效的解决了串行译码算法中比特之间的依赖性。在matlab仿真软件中进行了实现,在码长为1024,码率为0.5,幸存路径数为2,并行比特数为4,信噪比为3dB的条件下,误比特率可以达到5×10-6,和基础SCL算法性能相比,没有性能损失,证明了结果的正确性。该算法不仅提高了译码并行度,减少了计算复杂度和译码延迟,且灵活支持可配置的硬件实现,为研究并行极化码译码提供了便利。