提升吞吐率的Polar码Fast-SSCL算法与硬件架构

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本文档主要探讨了Polar码在高速通信中的应用,特别是针对其高效的译码算法Fast-SSCL(快速Successive Cancellation List)及其相应的硬件架构设计。Polar码是一种最近被发现的具有最优纠错性能的编码方式,尤其在中等长度代码中表现出色。然而,传统的Successive Cancellation Decoding(SCD)虽然能够保证良好的纠错性能,但其解码速度相对较慢,限制了在实时通信中的实际应用。 为了提升Polar码的吞吐率,研究者们提出了Fast-SSCL算法。与传统的SCD不同,Fast-SSCL在处理列表大小为2时保持精确性,而对于更大的列表大小,其近似方法带来的错误修正性能损失非常小,通常小于0.05分贝(dB)。这表明,即使牺牲一定的精度,Fast-SSCL也能实现显著的速度提升。 文章的核心贡献在于设计了一个基于Fast-SSCL的硬件解码器架构。这个新架构显著提高了Polar码的解码速度,将吞吐率提升了3.16倍,同时只增加了14.2%的硬件占用面积。这样的优化对于现代通信系统中的实时数据传输至关重要,因为它能够在保证服务质量的同时,减少延迟,提高系统的整体效率。 硬件实现方面,该设计可能包括并行处理单元、优化的数据流管理和存储结构,以及对Fast-SSCL算法关键步骤的硬件化加速,如利用 Look-Up Tables (LUTs) 减少计算量。此外,为了减小功耗,可能还采用了低能耗技术和资源复用策略。 总结来说,这份文档深入研究了Polar码的Fast-SSCL算法在硬件层面的优化,旨在解决实际通信系统中的性能瓶颈问题,为高效、高速的Polar码应用提供了重要的技术支持。这对于推进5G、物联网等通信技术的发展具有重要意义。