極化碼編譯碼算法研究及譯碼算法fpga實(shí)現(xiàn)

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1、碩士學(xué)位論文極化碼編譯碼算法研究及譯碼算法FPGA實(shí)現(xiàn)RESEARCHONALGORITHMSOFENCODINGANDDECODINGFORPOLARCODESANDIMPLEMENTATIONOFTHEDECODINGALGORITHMONFPGA倪磊哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年7月國內(nèi)圖書分類號(hào):TN911.22學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號(hào):621.394.67密級(jí):公開工學(xué)碩士學(xué)位論文極化碼編譯碼算法研究及譯碼算法FPGA實(shí)現(xiàn)碩士研究生:倪磊導(dǎo)師:侯煜冠副教授申請學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:信息與通信工程所在單位:電子

2、與信息工程學(xué)院答辯日期:2016年7月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TN911.22U.D.C:621.394.67DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONALGORITHMSOFENCODINGANDDECODINGFORPOLARCODESANDIMPLEMENTATIONOFTHEDECODINGALGORITHMONFPGACandidate:NiLeiSupervisor:AssociateProfessorHouY

3、uguanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:InformationandCommunicationEngineeringAffiliation:SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence:July,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要香農(nóng)在1948年開創(chuàng)性地

4、提出信道容量定理,這標(biāo)志著信道編碼理論的正式構(gòu)建,其技術(shù)核心便是通過增加冗余來提升通信系統(tǒng)的傳輸可靠性。盡管經(jīng)過多年的發(fā)展,但達(dá)到香農(nóng)極限的編譯碼方案卻一直未能出現(xiàn)。直到Arikan提出極化碼,這一歷史才被改變。極化碼一經(jīng)提出就因?yàn)槠湫诺廊萘靠蛇_(dá)的性能優(yōu)勢而受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,另外由于極化現(xiàn)象普遍存在于眾多通信場景中,因此極化碼在未來的通信系統(tǒng)中將會(huì)擁有十分可觀的發(fā)展?jié)摿ΑJ紫?,本文詳?xì)討論和研究極化碼的編碼理論及其算法。理論性地闡述了信道極化基本原理,詳細(xì)討論了極化信道一般性組合與分離過程。在此基礎(chǔ)上,介紹了極化編碼

5、理論,分析了極化碼具體編碼流程。由于極化碼是基于極化信道構(gòu)造的,因此重點(diǎn)研究了極化信道可靠性估計(jì),比較了兩種常見的信道估計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn),并就計(jì)算巴氏參數(shù)(Bhattacharyya)和高斯近似(GA)兩種信道挑選方法進(jìn)行了性能分析,實(shí)驗(yàn)表明,高斯近似的極化信道構(gòu)造方法對于極化碼的譯碼性能提升更有實(shí)用價(jià)值。其次,分析和研究了極化碼譯碼算法。理論性地闡述了極化碼的碼樹構(gòu)造,詳細(xì)討論了串行抵消(SC)譯碼算法理論,考慮到SC譯碼算法在碼長有限的情況下性能并不理想,所以進(jìn)一步研究了基于列表的串行抵消(SCL)譯碼算法,提出了非遞

6、歸SCL譯碼算法,大大提升了譯碼效率。另外,進(jìn)一步探討了剪枝算法和CRC校驗(yàn)對于SCL算法譯碼性能的提升??紤]到譯碼算法的硬件實(shí)現(xiàn),因此研究了SCL譯碼量化方案,采用了基于對數(shù)似然率的均勻量化方法。最后,提出了譯碼算法的硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。詳細(xì)地闡述了極化碼SCL譯碼算法的FPGA實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)性地介紹了內(nèi)部組成模塊的設(shè)計(jì)思路。并且,為了實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的仿真測試,設(shè)計(jì)了基于串行通信的Matlab與FPGA聯(lián)合實(shí)時(shí)調(diào)試方法,該方法具有簡單便捷的特點(diǎn)。利用搭建的測試平臺(tái),驗(yàn)證了極化碼譯碼算法硬件架構(gòu)的正確性,其仿真結(jié)果與理論算法基本一致

7、。另外,進(jìn)一步分析了極化碼譯碼器的譯碼性能與資源占用。關(guān)鍵詞:信道極化;極化編碼;串行抵消列表譯碼;硬件實(shí)現(xiàn)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThechannelcapacitytheoremisproposedinnovativelybyShannonin1948,markingofficialestablishmentofchannelcodingtheory,whosetechnologicalcoreistoimprovetransmissionreliabilityofcommunicatio

8、nsystemsbyincreasingtheredundancy.Althoughwithyearsofdevelopment,therehadnotbeenanyencodinganddecodingschemeswhichcouldreachtheShannoncapacity.UntiltheArikanpr

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