Matlab simulation for polar codes

本程序只供学习交流使用，请勿用于商业目的。

注：本程序代码包含了 SC SCL BP SCAN和SSC译码算法

程序说明

1. polar码基本原理v1.docx叙述了polar码的基本原理

2. 本程序给出一个主函数示例main,用户输入选择译码算法，以及译码参数 常用参数：

   • N: 码长，需为2的幂次
   • K: 信息位长度
   • 码字构造参数:
     • design SNR: BA 构造方法的参数值
     • sigma: GA构造方法的初始值
   • SC译码时无参数
   • SCL译码时要求输入List大小和CRC校验位数
   • BP译码时要求输入迭代次数，一般为40；
   • SCAN译码要求输入迭代次数，一般为1-4；
   • SCL的CRC校验生成用了随机校验矩阵的方法，实验结果显示与标准CRC校验性能一致
   • SSC算法为SC算法的简化算法，速度提升明显

3. initPC是polar码初始化程序，主要构建Polar的数据结构，包括了：

   • N: 码长
   • K: 信息位长(code rate $R = \frac{K}{N}$)
   • n: $\log_2(N)$
   • FZlookup: $N$长向量，为0表示为frozen bits位置，为-1表示信息比特位置
   • L: 用于存储运算过程中的左信息值（算法中的L矩阵）
   • B: 用于存储运算过程中的右信息值（算法中的B矩阵）
   • bitreversedindices: 等效于$G= B\times F^{\otimes n}$中的$B$
   • 其中FZlookup是Frozen Bits的位置构造的码字针对的是$G= B\times F^{\otimes n}$生成矩阵，而非$G= F^{\otimes n}$ (这两种形式都很常用，但一定要弄清楚)

   注意这里没有考虑memory简化，因此大小都为$N\times(n+1)$

4. pencode是编码程序。引入crc校验时，需要将crc校验信息当成是信息的一部分进行编码

5. polar_SC_decode是SC译码算法

6. polar_BP_decode是BP译码算法

7. polar_SCAN_decode是SCAN译码算法

8. polar_SCL_decode是SCL译码算法

9. polar_SSC_decode是SC算法的简化算法

10. 所有的译码程序的迭代因子图都如下图所示。

11. constructedCode文件夹下的construct_polar_code_GA函数为高斯近似polar码构造方法，construct_polar_code_Ba为巴氏参数界构造方法。

仿真结果：

仿真结果位于result文件夹中

参考文献

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潘志鹏

湖南，长沙

邮件：zhipengpan10@163.com panzhipeng10@nudt.edu.cn