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自从香农定理被提出以来,信道编码经过了多年的发展,诞生出了许多经典的编译码算法,比如LDPC码与Turbo码,但一直没有一种编码方法能达到香农理论极限。直到土耳其教授Ardal Arikan发现信道极化现象并以此提出了极化编码方法,该方法通过数学推导能达到香农极限。这无疑对极化码的研究起到了巨大的推动作用。极化码具有线性的编码复杂度以及优秀的译码性能,在5G大幅推进的今天,极化码具有很高的应用价值。本文主要研究以及创新点为:第一,研究了LDPC与Turbo码的基本编译码方法,并与极化码进行对比,介绍各自优缺点。并通过对BEC与BSC信道的组合拆分,引出了信道极化现象及其性质,作为极化码的理论基础,重点研究了两种信道下的巴氏参数,更具有一般性的研究了AWGN信道下的转换计算方法。第二,从极化现象引导推出了极化码思想,在此基础上介绍了极化码的生成矩阵,并探讨了矩阵的迭代推导方法。在此基础上进行了三种译码算法的讨论:SC译码算法、SCL译码算法和CA-SCL译码算法。信道挑选作为极化码理论的重要组成成分,本文在对经典挑选方法进行讨论的同时提出了一种新的AWGN信道下的挑选方法。首先将AWGN信道转换为BSC信道,再根据BSC信道的巴氏参数进行信道挑选。第三,考虑硬件实现的复杂度问题,本文在对数域利用最小和算法对计算单元进行了简化,提出了便于硬件实现的计算单元。在对不同量化宽度译码性能进行仿真之后,考虑到硬件复杂度与译码性能的平衡,最终选择将LLR数据进行8bit量化,为了防止溢出,路径度量值采用了12bit量化。第四,在比较了几种经典的SC类译码硬件结构的各自优缺点之后,考虑到硬件实现复杂度与译码性能的均衡之后,本文提出利用先进的半平行结构来实现译码算法的硬件实现,在可接受范围内,极大的降低了译码的复杂度,并获得了较低的时延以及较高的系统吞吐率。根据各个系统子模块的功能与特点,采用模块化设计,并进行了功能仿真,最终利用Modelsim得到正确仿真结果。在系统时钟频率为150MHz的情况下,本文设计的译码器吞吐率可达到25.6Mbps,资源占用率仅为7%。