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极化码的高效盲检测译码方法及译码器技术

技术编号:20118391 阅读:37 留言:0更新日期:2019-01-16 12:10
本发明专利技术公开了一种极化码的高效盲检测译码方法及译码器,该盲检测译码方法利用SSC译码算法中的冻结位的对数似然比值,引入一个新的度量D,用以区分极化码与非极化码信号,以及不同制式的极化码信号。本发明专利技术实现了极化码的简化盲检测,能够避免接收机对于所有极化码制式候选进行复杂的译码算法,尽可能减少功耗,复杂度与延迟。在模拟真实传输环境的仿真中,简化盲检测算法在缺失码长N的基础上,译码的帧误码率可以在Eb/N0=4dB下达到0.021。

Efficient Blind Detection Decoding Method and Decoder for Polarization Codes

The invention discloses an efficient blind detection decoding method for polarization codes and a decoder. The blind detection decoding method uses logarithmic likelihood ratio of frozen bits in SSC decoding algorithm and introduces a new metric D to distinguish polarization codes from non-polarization codes and polarization codes of different formats. The invention realizes simplified blind detection of polarization code, avoids complex decoding algorithm for all polarization code candidates by the receiver, and reduces power consumption, complexity and delay as much as possible. In the simulation of real transmission environment, the frame error rate of the simplified blind detection algorithm can reach 0.021 under Eb/N0=4dB on the basis of missing code length N.

【技术实现步骤摘要】
极化码的高效盲检测译码方法及译码器
本专利技术涉及一种极化码盲检测译码方法及译码器,属于信道编码

技术介绍
随着现代通信技术的快速发展,极化码自从其专利技术之初就被视为编码理论的巨大突破。作为已知的被证明可以完全达到二进制离散无记忆信道容量的纠错码,极化码被3GPP选为增强移动宽带应用场景的控制信道编码。在以前的移动通信中,盲检测对于特定环境下已经有了解决的方案。LTE中使用的方案依赖于CRC与卷积码的级联,也有针对于其他编码的盲检测算法,例如BCH码与LDPC码。但是因为5G中规定控制信息将通过极化码进行编码,所以在物联网场景下研究极化码的盲检问题将变为尤为突出。已有文献中(GiardP,Balatsoukas-StimmingA,BurgA.Blinddetectionofpolarcodes[C]//IEEEInternationalWorkshoponSignalProcessingSystems.IEEE,2017:1-6)初步提出了极化码盲检测的手段,它是利用SSC译码将极化码与非极化码编码信号进行区分。通过盲检测能够避免对于所有候选者运行现代纠错码的复杂译码器,也就是最好在早先就消除大多数候选者,以最小化复杂性、延迟功耗。但是目前对于不同制式的极化码的盲检测译码仍无较好的解决方法,解决在信道中存在多种极化码制式的帧信息的盲检测译码问题,对于提升译码效率与降低译码功耗具有较大意义。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术目的在于提供一种极化码的高效盲检测译码方法及译码器,主要解决在增强移动带宽场景下的极化码盲检测译码问题,通过将在译码过程中产生的过程量进行合理的处理与积累,从而完成对信道中传输的极化码信号与非极化码信号的检测以及不同制式的极化码信号的检测。技术方案:为实现上述专利技术目的,本专利技术采用如下技术方案:一种极化码的高效盲检测译码方法,包括以下步骤:(1)将接收到的极化码送入盲检测译码器前端进行盲检测译码,其中盲检测译码采用SSC译码器结构,实现极化码候选码集中多种码长不同、码率相同的候选码的译码;(2)在盲检测译码过程中对冻结码节点N0位数进行似然比的累计得到度量D,在累计之前先将似然比进行映射,扩大接收序列变化的差异,以消除译码器自身的影响;(3)对度量D进行阈值检测,根据设定的阈值区间识别极化码信号,送入正确的译码器中进行译码。在具体方案中,步骤(1)中接收的极化码是码率已知、码长未知的极化码。在具体方案中,极化码候选码集中的不同码长成倍数关系,盲检测译码器前端按照极化码候选码集中最大极化码码长设计,利用极化码译码器的折叠特性,码长较大的译码器由码长较小的译码器组合构成;盲检测译码器前端并行输入一组候选码集中最大码长的帧序列,或若干组候选码集中其他码长的极化码帧序列。在具体方案中,步骤(2)中将冻结位中似然比大于0的映射成1,小于0的映射成-1。在具体方案中,步骤(3)中阈值检测公式为:其中,d1...dn为根据仿真统计确定的阈值区间,H1...Hn为各个极化码候选的假设,H为根据度量D阈值判断出的极化码。本专利技术另一方面提供的一种极化码的高效盲检测译码器,包括盲检测译码器前端、映射单元、判决单元和至少两个分别对不同编码方式的极化码进行译码的译码器;所述盲检测译码器前端,采用SSC译码器结构,实现极化码候选码集中多种码长不同、码率相同的候选码的译码,输入接收到的极化码,输出冻结码节点N0的似然比;所述映射单元,用于将似然比进行映射,扩大接收序列变化的差异,以消除译码器自身的影响;所述判决单元,用于将映射后的冻结码节点N0似然比进行累计得到度量D,并对度量D进行阈值检测,根据设定的阈值区间识别极化码信号,送入正确的译码器中进行译码。有益效果:与现有技术相比,本专利技术可以在缺失部分先验信息的条件下,完成对信道中传输的信息实现极化码的盲检测译码,能够避免接收机对于所有的极化码候选实行复杂的译码操作,尽可能减少功耗、复杂度与延迟。本专利技术通过模拟真实的信道传输环境,由仿真结果可知,本专利技术方法可以很好区分极化码信号与非极化码信号(如全零信号或随机信号),以及编码制式不同的极化码信号。在模拟常规的信道传输时,接收机对于信道中传输的极化码码长未知的情况下,本专利技术所设计的简化盲检测方法可以在信噪比等于4dB下达到0.021的误帧率。附图说明图1为极化码盲检测译码方法的框架图。图2为极化码盲检测译码器的结构图。图3为N=1024的信道极化后信道容量图。图4为对(128,16),(256,32),(512,64)极化码以及全零信号和随机信号使用盲检测译码算法的度量D概率分布函数图。图5为对(128,16),(256,32),(512,64)极化码以及全零信号和随机信号使用盲检测译码算法的度量D概率密度函数图。图6为本专利技术提出的极化码盲检测译码方法的FER性能图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的做进一步说明。本专利技术是基于极化码的连续串行消除译码(SC译码)与简化连续串行消除译码(SSC译码)算法之上,对过程中产生的特殊位置的似然比进行合理处理与积累的算法。如文献(ArikanE.ChannelPolarization:AMethodforConstructingCapacity-AchievingCodesforSymmetricBinary-InputMemorylessChannels[J].IEEETransactionsonInformationTheory,2009,55(7):3051-3073)中描述,SC译码算法中对于奇偶分裂子信道的处理公式如下:其中L函数是在信道转移概率公式的基础上推导出的对数似然比判决公式,y为接收序列,为估计比特,N表示码长,i表示序列的序号,o和e分别表示奇数和偶数。SSC(Alamdar-YazdiA,KschischangFR.ASimplifiedSuccessive-CancellationDecoderforPolarCodes[J].IEEECommunicationsLetters,2011,15(12):1378-1380.)则是通过提供多种可以直接译码的组成码结构来加快译码效率,在本专利技术中主要应用到的便是其冻结码节点N0与信息码节点N1,按照N0与N1的规则修剪码树可以减少运算次数与等待时间,将庞大的满二叉码树进行修枝对极化码的盲检测译码具有较大意义,在此基础上,本专利技术实现对冻结节点的度量D的积累,实现对于极化码的盲检测。极化码的盲检测,实际上是接收机在缺少所接收信号编码的全部或部分先验信息的情况下,通过对接收信号译码中存在的某种关联,设定一个度量值D。然后对该度量进行阈值检测,从而实现对于极化码的盲检测。本专利技术实施例提出的极化码的高效盲检测译码框架如图1所示,信道中存在有多种不同编码制式的极化码信号,在缺失它们部分先验信息的情况下,在通过本专利技术设计的极化码盲检测译码器的度量D判决后,可以被送往相应的译码器进行译码。参考对于LDPC的盲检测,实际上是利用的奇偶校验矩阵进行验证。但是在没有任何先验信息,即全盲的状态下,恢复庞大的奇偶校验矩阵的不切实际的,所以对于收发机需要预先给定调制与编码的集合,候选组对于接收机与发射机都是已知的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化码的高效盲检测译码方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)将接收到的极化码送入盲检测译码器前端进行盲检测译码,其中盲检测译码采用SSC译码器结构,实现极化码候选码集中多种码长不同、码率相同的候选码的译码;(2)在盲检测译码过程中对冻结码节点N0位数进行似然比的累计得到度量D,在累计之前先将似然比进行映射,扩大接收序列变化的差异,以消除译码器自身的影响;(3)对度量D进行阈值检测,根据设定的阈值区间识别极化码信号,送入正确的译码器中进行译码。

【技术特征摘要】
1.一种极化码的高效盲检测译码方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)将接收到的极化码送入盲检测译码器前端进行盲检测译码,其中盲检测译码采用SSC译码器结构,实现极化码候选码集中多种码长不同、码率相同的候选码的译码;(2)在盲检测译码过程中对冻结码节点N0位数进行似然比的累计得到度量D,在累计之前先将似然比进行映射,扩大接收序列变化的差异,以消除译码器自身的影响;(3)对度量D进行阈值检测,根据设定的阈值区间识别极化码信号,送入正确的译码器中进行译码。2.根据权利要求1所述的极化码的高效盲检测译码方法,其特征在于:步骤(1)中接收的极化码是码率已知、码长未知的极化码。3.根据权利要求1所述的极化码的高效盲检测译码方法,其特征在于:极化码候选码集中的不同码长成倍数关系,盲检测译码器前端按照极化码候选码集中最大极化码码长设计,利用极化码译码器的折叠特性,码长较大的译码器由码长较小的译码器组合构成;盲检测译码器前端并行输入一组候选码集中最大码长的帧序列,或若干组候选码集中其他码长的...

【专利技术属性】
技术研发人员:张川任雨青束峰尤肖虎
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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