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极化码的编译码算法设计及实现研究的开题报告
一、选题背景和意义
极化码是近年来兴起的编码技术之一，它通过对N个变量进行递归操作构建出一系列的子码，使得每个子码的误差性能逐步趋于极限，从而达到更高的编码效率。因此，极化码在通信领域中得到了广泛应用，并已成为当前5G通信标准的核心编码技术之一。
然而，极化码的编码和译码算法相对复杂，对于工程师来说，需要了解递归算法的原理以及每一级子码的构造方式，因此该方面的学术研究也愈发重要。本文旨在探究极化码的编译码算法设计和实现，为该领域的研究和工程实践提供一定的参考和帮助。
二、主要内容和方案
1.极化码编码算法
极化码的编码算法是基于递推的，主要包括以下步骤：
（1）选择N个初始变量，如一个1比特和一个0比特；
（2）通过计算每个变量和另一个变量的异或得到新的变量序列，并复制一份作为下一级子码的初始变量；
（3）对新的变量序列进行统计，然后选择出若干性能较好的子序列，并将它们构造为下一级子码的初始变量；
（4）重复步骤2和步骤3，直到构造出N个子码。
2.极化码译码算法
极化码的译码算法通常使用SC译码算法，该算法也是一种递归算法。其基本思路是，首先将接收到的码字分为两部分，然后对两部分进行递归操作，最后通过比较结果得到原始数据。
具体来说，SC译码算法包括以下步骤：
（1）将接收到的码字拆分为两个子码；
（2）对每个子码进行递归操作，得到迭代结果；
（3）将两个迭代结果进行比较，得到中间结果；
（4）将中间结果与另一个子码进行比较，得到最终结果。
三、预期效果
本文将对极化码的编码和译码算法进行详细的设计和实现，并结合理论分析和实验验证，得到以下预期效果：
（1）掌握极化码的编码和译码算法原理；
（2）了解编码和译码过程中的关键问题和挑战；
（3）能够熟练地设计和实现极化码编码和译码算法；
（4）通过实验验证，得到较高的编码效率和译码正确率，提高通信系统的整体性能。
四、进度计划和预算
本文的工作将分为以下四个阶段：
阶段一：调研文献，了解极化码的编码和译码算法，撰写文献综述（预计2周）。
阶段二：对极化码编码算法进行设计和实现，实验验证编码性能，编写实验报告（预计4周）。
阶段三：对极化码译码算法进行设计和实现，实验验证译码性能，编写实验报告（预计4周）。
阶段四：对编码和译码算法进行综合性能评估，撰写论文（预计4周）。
本文的预算主要涉及以下三个方面的费用：
（1）文献检索和下载费用：200元；
（2）实验设备费用：500元（包括购买开发板、传感器等器材）；
（3）论文发表费用：2000元。
总预算为2700元。
五、参考文献
[1]ArikanE.Channelpolarization:Amethodforconstructingcapacityachievingcodesforsymmetricbinary-inputmemorylesschannels[J].IEEETransactionsonInformationTheory,2009,55(7):3051-3073.
[2]HassaniS,AbudiabZ,CamaraA,etal.HighthroughputpolarcodedesignandFPGAimplementation[J].IEEEJournalonEmergingandSelectedTopicsinCircuitsandSystems,2016,6(4):498-508.
[3]ChenHL,NiuK,LinW,etal.Hardware-orientedoptimizationofpolarencoderfor5G[J].IEEETransactionsonCircuitsandSystemsII:ExpressBriefs,2018,65(6):728-732.
[4]WangJ,YangY,LiG,etal.Anefficientsoftwaredecoderforpolarcodesbasedonbeliefpropagation[J].IEEEAccess,2019,7:47941-47951.
[5]ZhangS,LiW,ZhangP,etal.High-performancelow-complexitypolardecoderwithimprovedadaptivesuccessivecancellationdecodingalgorithm[J].IEEEAccess,2020,8:16668-16678.