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5G通信中的Polar码技术研究

李晓磊  
【摘要】:Polar码是一种新型高效的信道编码技术,这是迄今为止唯一一种理论上被证明可达到信道容量的信道编码方案,已经被国际移动通信标准化组织确定为5G增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,e MBB)场景控制信道的编码方案。自Polar码被开创性地提出以来,很快就成为学者们的研究热点。众所周知,有限码长下Polar码的性能并不理想,如何提高Polar码在有限码长时的性能是当前的一个研究热点。本文使用5G通信标准中的极化权重构造方法,对Polar码译码算法进行了相关研究和改进工作,同时利用级联码的方法来进一步提高Polar码性能。论文的主要研究工作概括如下:(1)基于5G通信标准中的极化权重构造方法,对Polar码三种常用的译码算法进行研究,主要包括:逐次消除(Successive Sancellation,SC)译码算法、逐次消除列表(Successive Sancellation List,SCL)译码算法和循环冗余校验辅助的逐次消除列表(Cyclic Redundancy Check Assisted Successive Sancellation List,CRC-SCL)译码算法,并进行仿真实验与分析。(2)对奇偶校验(Parity Check,PC)辅助的CRC-SCL译码算法进行研究,该算法是对CRC-SCL译码算法的改进,在译码的过程中添加了PC比特来辅助路径度量值进行译码路径的修剪,以保证译码路径选择的可靠性,进而提高其纠错性能。该算法有效地弥补了CRC-SCL译码算法在其译码过程中没有任何辅助措施来帮助路径度量值进行正确的修剪译码路径这一弊端。通过仿真实验证明,相对于CRC-SCL译码算法,Polar码改进的译码算法具有更优异的性能。(3)对LDPC码与Polar码级联方案进行相关研究,LDPC码作为外码,Polar码作为内码,在译码时采用两种译码方案进行译码研究,一种是SC算法与BP算法的级联译码,另外一种是LDPC码辅助SCL译码算法,通过仿真实验证明,级联方案具有较好的纠错性能。对于不同码长的级联码,两种译码方案各有所长,在具体的通信应用中,可根据实际情况选取合适的译码方案。


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