本发明专利技术公开了一种低复杂度极化码CA‑SCL译码器，其包括控制模块、用于计算待译码数据的各个层LLR值的LLR_Calcu模块和根据LLR来对各个路径的度量值进行计算的Metric_Calcu模块，所述LLR_Calcu模块在计算过程中，对所有g节点的计算结果均进行除以2处理；所述LLR_Calcu模块和Metric_Calcu模块之间连接有用于对LLR进行修正的Correct模块，所述Correct模块根据LLR_Calcu模块计算过程来修正LLR_Calcu模块输出的LLR，并将修正后的LLR传送给Metric_Calcu模块。相比现有技术，本译码器的所有LLR共用一个RAM，因此复杂度低。
A low complexity polarimetric CA-SCL decoder
The present invention discloses a low complexity polarization code CA SCL decoder, which includes a control module, a LLR_Calcu module for calculating the LLR values of each layer of the pending data and the calculation of the measurements of each path according to the LLR. The LLR_Calcu module calculates all G nodes in the calculation process. The results are divided by 2 processing; the LLR_Calcu module and the Metric_Calcu module are connected to a Correct module for modifying the LLR. The Correct module corrects the LLR of the LLR_Calcu module output according to the LLR_Calcu module calculation process and transmits the modified LLR to the Metric_Calcu module. Compared with the existing technology, all LLR of the decoder share a RAM, so the complexity is low.
【技术实现步骤摘要】
一种低复杂度极化码CA-SCL译码器
本专利技术涉及CA-SCL译码器领域，尤其涉及一种低复杂度极化码CA-SCL译码器。
技术介绍
2008年在国际信息论ISIT会议上，Arikan首次提出了信道极化的概念，基于该理论，他给出了人类已知的第一种能够被严格证明达到信道容量的信道编码方法，并命名为极化码(PolarCode)。极化码是一种新兴的信道编码技术，具有明确而简单的编码及译码算法，目前已成为学术界和工业界的一个研究热点。极化码最初的译码算法是Arikan提出的连续删除(SuccessCancellation,SC)译码算法，但是SC译码算法容易受到错误传播(errorpropagation)的影响，导致极化码在中短码长下的性能不如Turbo码和LDPC码，因此学者们尝试将其他信道编码中高效的译码算法引入到极化码中，出现了极化码的置信传播(BeliefPropagation,BP)译码算法、线性规划(LinearProgramming,LP)译码算法、BCJR译码算法等。虽然这些译码算法可以取得一定的编码增益，但是算法的译码复杂度太大。一些针对SC译码算法的改进算法，如基于列表的连续删除(SuccessCancellationList,SCL)译码算法、基于堆栈的连续删除(SuccessCancellationStack,SCS)译码算法、混合连续删除(SuccessCancellationHybrid,SCH)译码算法、CRC辅助的SCL译码(CRC-AidedSCL,CA-SCL)算法等的提出，进一步提升了极化码在中短码长下的译码性能。通过近年来信道编码学者的不懈努力，当前极化码所能达到的纠错性能超过目前广泛使用的Turbo码和LDPC码。由于极化码可达信道容量的优越性能、编译码复杂度低，所以成为了5G信道编码的主要候选技术。2016年11月18日，在美国内华达州里诺举办的3GPPRAN1#87次会议上，经过与会公司代表多轮技术讨论，国际移动通信标准化组织3GPP最终确定了5GeMBB场景的信道编码技术方案，其中：极化码作为控制信道的编码方案；LDPC码作为数据信道的编码方案。极化码成为5G信道编码技术的标准之一，必将开启极化码应用与理论研究的新篇章。目前，极化码的大部分研究成果集中在理论研究和应用仿真方面，而关于极化码硬件实现方面的研究则相对较少。CA-SCL译码算法在列表长度L较大时可以获得超过Turbo码和LDPC码的译码性能，但是当列表长度L较大时，CA-SCL译码算法的复杂度和译码时延也会随之线性增加，相应的CA-SCL译码器的硬件实现也会变得复杂。因此，研究高性能、低复杂度的CA-SCL译码器具有重大的理论意义与应用价值。在译码器中，首先需要计算个层的LLR，在计算LLR的过程中，由于g节点的计算由加(减)法构成，因此就存在溢出的可能，随着计算层数的增加，LLR的位宽会变得越来越大。进而导致不同层的LLR不能共存于同一RAM中，使得译码器结构变得复杂。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供能够使LLR使得所有的LLR共用一个RAM，从而降低结构复杂度的译码器。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种低复杂度极化码CA-SCL译码器，包括：控制模块、用于计算待译码数据的各个层LLR值的LLR_Calcu模块和根据LLR来对各个路径的度量值进行计算的Metric_Calcu模块，所述LLR_Calcu模块在计算过程中，对所有g节点的计算结果均进行除以2处理；所述LLR_Calcu模块和Metric_Calcu模块之间连接有用于对LLR进行修正的Correct模块，所述Correct模块根据LLR_Calcu模块计算过程中IDX为1的层的数量来修正LLR_Calcu模块输出的LLR，并将修正后的LLR传送给Metric_Calcu模块。进一步的，还包括用于存储LLR值的地址索引的LLR_IndexRAM模块和用于存储LLR的LLR_MIDRAM模块，所述LLR地址索引模块记录不同i条路径的不同n层的LLR在RAM中的存储位置，所述LLR_Calcu模块根据LLR_MIDRAM模块的索引从LLR_MIDRAM模块提取LLR。进一步的，还包括根据Metric_Calcu模块计算出的度量值对各个路径进行排序的Metric_Sort模块，LLR地址索引模块根据Metric_Sort模块的排序结果更新记录每条路径的LLR所在RAM地址的索引表进一步的，所述Metric_Calcu模块根据计算出的度量值对各个路径进行预排序，并将预排序结果传送至Metric_Sort模块进行排序。进一步的，所述预排序的方法是：设有L条路径，每一路径对应有两个子路径，则路径i分支出来的两个子路径中度量值大的放在第i个位置，度量值小的放在第i+L个位置。进一步的，还包括用于存储部分和数据的u_feedbackRAM模块、用于存储部分和数据的存储路径的U_memRAM模块、对u_feedbackRAM模块和U_memRAM模块的数据和路径进行更新和复制的U_Copy模块、用于对路径进行恢复的Path_recover模块，所述译码器译码结束后，所述Path_recover模块通过U_Copy模块从u_feedbackRAM模块和U_memRAM模块中获取数据以还原路径。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：采用对g节点的计算结果均执行除以2处理，在顶层LLR与度量值计算中间添加一个Correct模块来还原真正的LLR值，消除计算结果与实际输入数据的不同(计算得到的顶层LLR值与原值相差2n倍，n为经过的g结点的层数，即IDX中1的个数)，这样就能将所有LLR值都控制在8位精度，使得所有的LLR共用一个RAM，进而降低了译码器的复杂度。附图说明图1为本专利技术所提供的CA-SCL译码器总体架构示意图图2为本专利技术所提供的CA-SCL译码器的译码处理过程示意图图3为本专利技术所提供的LLR存储和索引架构示意图图4为本专利技术所提供的量化译码方案的性能仿真图图5为本专利技术所提供的n＝8的u_feedback计算架构示意图图6为本专利技术所提供的u_feedback更新步骤示意图图7为本专利技术所提供的LLR_Calcu模块示意图图8为本专利技术所提供的Metric_Calcu模块示意图图9为本专利技术所提供的路径度量值排序算法示意图图10为本专利技术所提供的Metric_Sort模块示意图图11为本专利技术所提供的LLR地址索引模块示意图图12为本专利技术所提供的U_Copy模块的示意图图13为本专利技术所提供的Path_recover流程图图14为本专利技术所提供的CRC串行逆序译码模块示意图图15为本专利技术所提供的ControlUnit的状态机示意图具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本实施例中涉及的常用科技术语包括：(1)CA-SCL译码算法：CRC辅助的SCL译码算法；(2)ControlUnit：控制模块；(3)LLR_Calcu模块：LLR值计算模块；(4)Correct模块：LLR值修正模块；(5)Metric本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低复杂度极化码CA‑SCL译码器，其特征在于，包括：控制模块、用于计算待译码数据的各个层LLR值的LLR_Calcu模块和根据LLR来对各个路径的度量值进行计算的Metric_Calcu模块，所述LLR_Calcu模块在计算过程中，对所有g节点的计算结果均进行除以2处理；所述LLR_Calcu模块和Metric_Calcu模块之间连接有用于对LLR进行修正的Correct模块，所述Correct模块根据LLR_Calcu模块计算过程中IDX为1的层的数量来修正LLR_Calcu模块输出的LLR，并将修正后的LLR传送给Metric_Calcu模块。
【技术特征摘要】
1.一种低复杂度极化码CA-SCL译码器，其特征在于，包括：控制模块、用于计算待译码数据的各个层LLR值的LLR_Calcu模块和根据LLR来对各个路径的度量值进行计算的Metric_Calcu模块，所述LLR_Calcu模块在计算过程中，对所有g节点的计算结果均进行除以2处理；所述LLR_Calcu模块和Metric_Calcu模块之间连接有用于对LLR进行修正的Correct模块，所述Correct模块根据LLR_Calcu模块计算过程中IDX为1的层的数量来修正LLR_Calcu模块输出的LLR，并将修正后的LLR传送给Metric_Calcu模块。2.如权利要求1所述的一种低复杂度极化码CA-SCL译码器，其特征在于，还包括用于存储LLR值的地址索引的LLR_IndexRAM模块和用于存储LLR的LLR_MIDRAM模块，所述LLR地址索引模块记录不同i条路径的不同n层的LLR在RAM中的存储位置，所述LLR_Calcu模块根据LLR_MIDRAM模块的索引从LLR_MIDRAM模块提取LLR。3.如权利要求2所述的一种低复杂度极化码CA-SCL译码器，其特征在于，还包括根据Metric_Calcu模块计算出的度量值对各个...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗飞，姜小波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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