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適用於前瞻無線通訊系統之多模式極化解碼器架構設計與實現

為了解決5g速度mbps的問題，作者黃俊瑋 這樣論述：

近年來隨著無線通訊技術的發展，提高資料傳輸的速度是現今重要的議題。隨著最新的第五代行動通訊的訂定，採用了極化碼(Polar Code)作為控制訊號的傳輸。極化碼於2008年被提出，為首個被證明能夠達到香農極限(Shannon-limit)的方法，他擁有較低複雜度的編碼與解碼，因此近年來得到相當大的關注。此外，目前極化碼主要有兩種解碼演算法，可信度傳遞演算法(Belief Propagation, BP)和連續消除演算法(Successive Cancellation, SC)。兩種演算法有各自的優點，可信度傳遞演算法擁有較高的吞吐量，但計算複雜度較高且位元錯誤率較差。連續消除演算法有較低的計

算複雜度和較好的位元錯誤率，但解碼延遲比較高，兩種演算法都有各自的優勢。本篇論文將可信度傳遞演算法與連續消除清單演算法(Successive Cancellation List, SCL)結合在一起，連續消除清單演算法比連續消除演算法有更好的位元錯誤率，但解碼延遲也更高。由於可信度傳遞演算法與連續消除清單演算法都有各自的優點，結合演算法可以取得兩種演算法的優點，能夠獲得如同可信度傳遞演算法的高吞吐量，與連續消除清單演算法較好的位元錯誤率。由於目前沒有論文能夠提供同時支援可信度傳遞演演算法與連續消除清單演算法的解碼器，因此我們設計了一套多模式的極化碼解碼器，此解碼器可支援可信度傳遞演算法、連續消

除清單演算法與提出的結合演算法，並根據吞吐量與錯誤更正能力做演算法的選擇。根據模擬結果可知本論文提出的結合解碼演算法與可信度傳遞演演算法相比，在位元錯誤率為10-6 時提升了大約1.5 dB 的解碼增益。與連續消除清單演算法相比，降低了99.77% 的解碼延遲於Eb/N0 = 4 dB時。整體而言所提出的結合演算法有與連續消除演算法相似的位元錯誤率，且在中高Eb/N0時有與可信度傳遞演演算法相似的解碼延遲。最後，本論文採用TSMC 40nm CMOS製成做晶片實現，核心面積為6.55 mm2，操作頻率為250MHz，在可信度傳遞演演算法模式時，吞吐量為4.74 Gbps和功耗為1510.6 m

W，在連續消除清單演算法模式時，吞吐量為98 Mbps和功耗為516.7 mW，在結合演算法模式時，吞吐量為606 Mbps和功耗為540.5 mW。相比於其他解碼器架構實現，所提出的設計為目前文獻中唯一一個可同時支援多模式的幾碼器架構設計。