1. 研究目的与意义
本课题的现状及发展趋势：
随着现代科技的不断发展,人们对于通信系统的可靠性与即时性要求也越来越高.5G时代的到来更是将这一需求提升到了一个新的高度。极化码(Polar Codes)是一种新型编码方式,它可以实现对称二进制输入离散无记忆信道(例如二进制对称信道 (BSC, Binary Symmetric Channel)和二进制擦除信道(BEC,Binary Erasure Channel) )的容量代码构造方法。极化码作为目前唯一可理论证明达到香农极限,并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术, 成为下一代通信系统5G中信道编码方案的强有力候选者。
2016年在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上,3GPP确定了由华为等中国公司主推的Polar码方案作为5GeMBB(增强移动宽带) 场景的控制信道编码方案。至此,5GeMBB场景的信道编码技术方案完全确定,其中Polar码作为控制信道的编码方案。2017年12月, 5G标准初步确定了极化码的译码方案。
极化码作为编码界的后起之秀在未来的通信系统中将会有很广泛的应用。随着新的通信标准的出炉,相信极化码会有更大的发展空间。因此,研究极化码的译码算法对于通信技术的进步与通信系统性能的提高,具有非常重大的现实意义.
本课题的价值：
虽然极化码译码过程高并行度不容易实现，导致其时延相对较大，但是Polar码具有很多自身的优势：Polar码逼近香农限的性能具有强有力的理论支撑；具有明确的构码方法；它的编译码复杂度相对较低；采用合适的译码方法如（CA-SCL算法），其性能可超越最好的LDPC码与Turbo码，所以研究极化码对通信技术的发展意义重大。
| 1、文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献） 本课题的现状及发展趋势： 随着现代科技的不断发展,人们对于通信系统的可靠性与即时性要求也越来越高.5G时代的到来更是将这一需求提升到了一个新的高度。极化码(Polar Codes)是一种新型编码方式,它可以实现对称二进制输入离散无记忆信道(例如二进制对称信道 (BSC, Binary Symmetric Channel)和二进制擦除信道(BEC,Binary Erasure Channel) )的容量代码构造方法。极化码作为目前唯一可理论证明达到香农极限,并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术, 成为下一代通信系统5G中信道编码方案的强有力候选者。 2016年在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上,3GPP确定了由华为等中国公司主推的Polar码方案作为5GeMBB(增强移动宽带) 场景的控制信道编码方案。至此,5GeMBB场景的信道编码技术方案完全确定,其中Polar码作为控制信道的编码方案。2017年12月, 5G标准初步确定了极化码的译码方案。 极化码作为编码界的后起之秀在未来的通信系统中将会有很广泛的应用。随着新的通信标准的出炉,相信极化码会有更大的发展空间。因此,研究极化码的译码算法对于通信技术的进步与通信系统性能的提高,具有非常重大的现实意义. 本课题的价值： 虽然极化码译码过程高并行度不容易实现，导致其时延相对较大，但是Polar码具有很多自身的优势：Polar码逼近香农限的性能具有强有力的理论支撑；具有明确的构码方法；它的编译码复杂度相对较低；采用合适的译码方法如（CA-SCL算法），其性能可超越最好的LDPC码与Turbo码，所以研究极化码对通信技术的发展意义重大。 参考文献： [1] 鲁信金,舒冰心,雷菁. Polar码编译码技术研究[J]. 无线电通信技术,2021,47(06):780-788. [2] Dong Yanfei,Niu Kai,Dai Jincheng,Wang Sen,YuanYifei. Joint Source and Channel Coding Using Double Polar Codes[J]. IEEECOMMUNICATIONS LETTERS,2021,25(9). [3] 张瑜,吴虹,慈骋,张钰婷. 极化码子序列编译码算法研究[J]. 南开大学学报(自然科学版),2021,54(04):68-71. [4] 陈佩瑶. Polar码及其编码调制技术研究[D].西安电子科技大学,2021. [5] Zheng Haotian,Hashemi Seyyed Ali,BalatsoukasStimming Alexios,Cao Zizheng,Koonen Ton,Cioffi John M.,Goldsmith Andrea.Threshold-Based Fast Successive-Cancellation Decoding of Polar Codes[J]. IEEETRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,2021,69(6). [6] 曹志雄. 极化码的自适应串行抵消列表译码算法研究[D].重庆邮电大学,2021. [7] 郑秀凤. 极化码的串行抵消比特翻转译码算法研究[D].重庆邮电大学,2021. [8] 张开. 5G系统中Polar码的编译码算法研究[D].天津理工大学,2021. [9] Sun Haichao,Wang Yanjie,Tian Rui,Zhao Hongwei. ANearly Optimal Method of Polar Code Constructions for the AWGN Channel[J]. IEEEACCESS,2021,9. [10] 王敏. 极化码编译码算法的研究及改进[D].南京邮电大学,2020. [11] 汤佳杰. Polar码译码算法研究[D].东南大学,2020. [12] Feng Bowen,Jiao Jian,Wu Shaohua,Wang Ye,Zhang Qinyu.Iterative and Adjustable Soft List Decoding for Polar Codes[J]. IEEETRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING,2020,68. [13] 党杰. Polar码在地空通信中的应用[D].西安电子科技大学,2019. [14] 孙五星. 基于SC的Polar码译码算法的研究[D].西安电子科技大学,2018. [15] Man Hu,Jianping Li,Yansong Lv. A Comparative Studyof Polar Code Decoding Algorithms[A]. IEEE Beijing Section、Global Union Academy ofScience and Technology、Chongqing Global Union Academy of Science andTechnology、Chongqing Geeks Education Technology Co.,Ltd.Proceedings of 2017 IEEE 3rd Information Technology and MechatronicsEngineering Conference(ITOEC 2017)[C].IEEE Beijing Section、Global Union Academy ofScience and Technology、Chongqing Global Union Academy of Science andTechnology、Chongqing Geeks Education Technology Co., Ltd:IEEEBEIJING SECTION(跨国电气电子工程师学会北京分会),2017:1247-1251. [16] 罗飞. Polar Codes译码算法研究及硬件实现[D].华南理工大学,2017. [17] 唐嘉麒. 信道极化与Polar码构造[J]. 重庆电力高等专科学校学报,2016,21(02):49-52. |
2. 研究内容和问题
基本内容：
本课题来源于社会生产实际，目的在于用matlab完成编译码算法实现，重点实现逐次干扰抵消译码，仿真验证误码率和误块率，从而为进一步学习研究打下基础，同时培养学生调查研究及综合分析能力，以及使用技术资料，计算机编程和编写设计技术文档的能力。
预计解决的难题：
3. 设计方案和技术路线
研究方法：
要求基于mathworks公司matlab，利用仿真能力强、逻辑资源丰富等优点，再结合polar码逼近香农限的性能具有强有力的理论支撑；具有明确的构码方法；编译码复杂度相对较低等方面的优势进行译码器设计。
技术路线：
4. 研究的条件和基础
研究工作条件和基础
1、掌握polar码基本知识；
2、能熟练matlab软件；
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