極化碼編解碼算法研究及其硬件設(shè)計(jì).pdf

1、信道編碼技術(shù)能夠有效改善通信系統(tǒng)的性能，提升通信系統(tǒng)的容量。因此，研究人員一直以來都在尋找一種可以使信道容量達(dá)到香農(nóng)極限的編碼方法。2007年，E.Arikan提出了一種名為極化碼(Polar Code)的編碼方法，并證明了該編碼在二進(jìn)制離散無記憶信道(BDMC)中，理論上可以使信道容量達(dá)到香農(nóng)極限，而僅具有較低的編碼譯碼計(jì)算復(fù)雜度。極化碼因其優(yōu)秀的性能與嚴(yán)密的理論支撐，在信道編碼界引起了廣泛的關(guān)注，成為了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著20

2、16年極化碼被確定為下一代移動通信系統(tǒng)(5G)控制信道中短碼的編碼方案，使得極化碼的算法研究與硬件設(shè)計(jì)更具研究價值與實(shí)際意義。
　　論文首先對極化碼編碼及譯碼算法進(jìn)行了分析與研究，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了其編碼器和譯碼器的硬件結(jié)構(gòu)。在完成SC譯碼結(jié)構(gòu)的過程中，本文提出了一種以電路結(jié)構(gòu)計(jì)算遞歸問題的方法，并設(shè)計(jì)出了譯碼器中關(guān)鍵的對數(shù)似然比計(jì)算模塊，使得所設(shè)計(jì)的極化碼譯碼結(jié)構(gòu)可以以較低的資源消耗來實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有功能。
　　完成了整體編解

3、碼系統(tǒng)的硬件描述文件后，本文使用QuartusⅡ軟件對所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了邏輯綜合，得出了編碼器與譯碼器的RTL級電路模型以及資源消耗等信息。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)編解碼器的功能，本文使用Modelsim與Matlab軟件對其計(jì)算過程進(jìn)行了聯(lián)合仿真，分別對比了其編碼和譯碼結(jié)果，證明了所設(shè)計(jì)的編解碼器功能正確;與此同時，本文設(shè)計(jì)了模擬高斯白噪聲信道的仿真鏈路，模仿實(shí)際的信息傳輸過程對所設(shè)計(jì)編解碼器進(jìn)行了仿真，統(tǒng)計(jì)出了其仿真?zhèn)鬏數(shù)恼`碼率，證明了其性能