一种改进的RS-Polar码级联译码方案及硬件实现

摘要

极化码(Polar codes)是由Arikan首次提出的一种新兴的编码方法，它在二进制离散无记忆信道(Binary Discrete Memoryless Channel, BDMC)下可以使通信系统的容量达到香农容量。但是，最初提出的连续删除(SC)译码算法存在错误传播性的问题，在有限码长的极化码上译码性能不能达到理想状态。有两种改善方案：其一是提出新的译码算法，其二是将极化码与其它类型的码进行级联。 本文着重研究了RS-Polar级联码的多级级联结构的编译码方法，找出现有级联方案的不足并提出一种基于阈值的SCL-HDDLCC级联译码方案。首先，分析现阶段存在的RS-Polar的两种级联结构，分别是单级级联结构和多级级联结构，确定使用多级级联结构以便获得更高的译码性能。之后，选取适合级联的Polar码译码算法(SCL)和RS码译码算法(HDD-LCC)进行级联，使两种译码算法的连接更加契合并且使级联算法获得译码性能和译码复杂度的平衡。最后，将阈值思想引入级联方案中，根据阈值判断级联码中每个RS码是否需要译码，减少RS码译码数量，从而在保证译码性能不会下降的前提下大大降低译码复杂度和译码时延。 本文通过C代码进行了加性高斯白噪声(AWGN)信道环境下基于阈值的SCL-HDDLCC级联译码方案译码性能的仿真，从大量仿真数据中确定阈值，从而保证译码性能不受影响的情况下降低译码复杂度。之后，采用Verilog HDL语言对提出的级联译码方案设计和建模，对代码的功能进行了验证，之后在SMIC 0.13 μm工艺下，利用Design Compiler ， Prime Time PX等工具进行综合，静态时序分析(STA)和功耗分析。本文提出的基于阈值的SCL-HDDLCC级联译码方案有着较优的译码性能和较低的译码复杂度。

目录

一种改进的 RS-Polar 码级联译码方案及硬件实现

1 绪论

1.1 数字通信系统与差错控制编码

1.2 Polar 码和级联码的发展

1.3 本文结构及内容安排

2 Polar 码理论基础

2.1 Polar 码基本概念

2.2 Polar 码极化原理

2.3 Polar 码编码

2.4 Polar 码译码

3 基于 RS 码的级联 Polar 码

3.1 级联码的概念

3.2 RS 码简介

3.3 RS-Polar 级联码

4 基于阈值的 RS-Polar 码级联译码方案

4.1 基于阈值的 RS-Polar 码级联译码算法

4.2 基于阈值的 RS-Polar 级联方案仿真结果及分析

5 基于阈值的 RS-Polar 级联译码器硬件架构设计

5.1 RS-Polar 级联译码器整体架构

5.2 Polar 码 SCL 译码器架构设计

5.3 RS 码 HDD-LCC 译码器架构设计

5.4 RS-Polar 级联译码器结果分析

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢