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极化码的编解码研究及仿真

陆婷婷  
【摘要】:信道编码技术能够显著改善通信系统的性能,带来编码增益,提高通信系统的容量。一直以来,人们都在寻找一种信道容量可以达到香农极限的编码。2007年,E.Arikan提出了一种名为极化码(Polar Code)的编码技术,在二进制离散无记忆信道条件下,理论上被证明可以达到香农极限,并且编解码具有较低的算法复杂度,成为信道编码史上一个重大突破。极化码作为一种新兴的编码技术,引起了无线通信界广泛的关注,成为编码领域最受瞩目的研究热点之一。本文系统的阐述了极化码,分析了极化码的编解码原理,然后将其与Turbo码、LDPC码进行了仿真比较。首先介绍了信道极化现象(Channel Polarization),然后详细讨论了信道合并(Channel Combining)和信道拆分(Channel Spitting)的过程,以及信道极化的重要特性。接着重点介绍了极化码的编解码构造方法,系统地推导了极化码生成矩阵的形成过程,总结了极化码信息位选取的方法,并深入研究了极化码的错误概率的上下界限。最后,对极化码的编解码进行了仿真实现,探讨了不同的编码块长度、不同的编码速率及不同的迭代次数对极化码性能的影响。并将极化码与Turbo码、LDPC码进行仿真比较,分析了这三种编码的性能以及优缺点。


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