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极化码的编码与译码研究及matlab仿真
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2018-06-28
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有关极化码的编码与译码原理,以及matlab仿真,一篇毕设论文,有需要的可以拿去参考
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2、不保密囗 。
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作者签名: 年 月 日
导师签名: 年 月 日
I
摘 要
社会的发展使人们对于通信的需求日益迫切,对于通信的要求也越来越高,高效的信
道编码技术在提高信息传输可靠性的同时尽可能多的降低业务开销,寻找能够达到信道容
量且编译码复杂度较低的编码方式一直以来是信道编码技术研究的目标。由
E.Arikan
提出
的极化码是实现这一目标的有效的编码方式。它被证明在理论上可以达到香农极限,且编
译码复杂度只有线性级,成为下一代 5G 通信信道编码技术强有力的候选者。本文主要对
极化码的编码与译码算法进行研究,并采用
MATLAB
设计一个包含极化码的基带无线通
信系统,对系统在 AWGN 信道下的误码率进行仿真。作者的主要研究工作概括如下:
1. 查阅相关资料,阐述了信道极化现象,详细地推导了信道结合与信道分裂的过程,
证明了信道极化是极化码的编译码研究的理论基础,具有重要的作用。
2. 系统地阐述了极化码的编码与译码算法。在编码研究中,主要讨论了信道的可靠性
估计,对于 BEC 信道,E.Arikan 提出可以直接计算其巴氏参数来估算错误概率,而对于一
般的
B-DMC
信道与高斯白噪声信道,并没有明确的方案,本文提出了密度进化法与高斯
近似法来实现对更一般的信道的可靠性估计。通过子信道的可靠性有效地选取信息位与冻
结位,构成原始信息向量,推导了生成矩阵的构造方法以及由原始信息和生成矩阵如何构
造极化码。在译码研究中,主要研究了
SC
译码算法,并针对其在中短码长下译码性能不
佳的问题提出了基于 SC 算法的改进算法 SCL 译码算法,详细推导了其译码过程。
3. 基于 MATLAB 平台构造了包含极化码的基带无线通信系统,完成了极化码编码、
译码等模块的程序编写,并对译码结果进行了误码率分析。分析了不同码长、不同码率下
SC 译码算法的性能,结果证明码长越长、码率越小,译码效果越好。由于实际操作中使用
的一般为中短码长,无法达到码长趋于无限长的要求,故 SC 译码总体效果不是特别理想,
所以又使用
SCL
译码算法进行程序编写,并分析了不同的搜索宽度的影响,仿真结果表明,
SCL 算法相比于 SC 算法译码性能得到了提升。
关键词:信道极化;极化码;信道编码;SC 译码
II
Abstract
The development of society makes the demand for communication increasingly urgent,the
requirements for communication is also getting higher and higher , Efficient channel coding
technology to improve the reliability of information transmission at the same time as much as
possible to reduce business costs, to find the channel capacity and coding complexity of the
coding method has been low channel coding technology research objectives. The polarized code
proposed by E.Arikan is an effective way to achieve this goal. It proved to be theoretically the
Shannon limit, and the codec complexity was only linear and became a powerful candidate for
the next generation 5G communication channel coding technique. In this paper, we mainly study
the coding and decoding algorithms of polarized codes, and use MATLAB to design a baseband
wireless communication system with polarization code to simulate the bit error rate of AWGN
channel. The author's main research work is summarized as follows:
1. The information of channel polarization is expounded, and the process of channel
combining and channel splitting is deduced in detail. It is proved that the importance of channel
polarization in the coding and decoding of polarization code is the theory of polarization code
construction basis.
2. The coding and decoding algorithms of the polarization code are systematically expounded.
In the coding study, the reliability estimation of the channel is mainly discussed. For the BEC
channel, E.Arikan proposed that the Pahos parameter can be directly calculated to estimate the
error probability, and for the general B-DMC channel and the Gaussian white noise channel, In
this paper, we propose a density evolution method and a Gaussian approximation method to
estimate the reliability of a more general channel. The information bits and the freezing bits are
effectively selected by the reliability of the subchannels, the original information vectors are
constructed, the construction method of the generating matrix is deduced, and how to construct
the polarization codes from the original information and the generation matrix. In the decoding
research, the SC decoding algorithm is mainly studied, and an improved algorithm based on SC
algorithm is proposed to solve the problem of poor coding performance under the short coding
length. The decoding process is deduced in detail.
3. Based on the MATLAB platform, the baseband wireless communication system with
polarization code is constructed. The program of polarization code coding and decoding is
completed, and the bit error rate is analyzed. The performance of SC decoding algorithm with
different code length and different bit rate is analyzed. The result shows that the longer the code
length, the smaller the code rate and the better the decoding effect. As the actual operation used
in the general short code length, can not reach the code length tends to infinite long requirements,
III
so the overall effect of SC decoding is not particularly ideal, so the use of SCL decoding
algorithm for programming, and analysis of the different The simulation results show that the
performance of the SCL algorithm is improved compared with the SC algorithm.
Key words: channel polarization;polarization code;channel coding;SC decoding
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- 布达佩斯大饭店2020-04-22没求用,不要下了
qq_39879052
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