一种极化码译码方法技术

本发明专利技术提供一种极化码译码方法，在极化码SC译码方法的基础上，对f函数节点的计算进行简化处理，用折线逼近函数代替双曲正切函数及其反函数运算，折线逼近函数只需要加法和乘法运算。本发明专利技术有益效果：大大降低了运算复杂度，与查表法相比大大节约了内存资源，降低了硬件成本，解决了极化码在对数似然比域译码运算复杂度较高的问题。

A Polarization Decoding Method

The invention provides a polarization code decoding method. On the basis of the polarization code SC decoding method, the calculation of the node of F function is simplified. The hyperbolic tangent function and its inverse function are replaced by the polyline approximation function, which only requires addition and multiplication. The invention has the advantages of greatly reducing the computational complexity, greatly saving the memory resources, reducing the hardware cost and solving the problem of high computational complexity of the log likelihood ratio domain decoding of polarization codes compared with the look-up table method.

【技术实现步骤摘要】
一种极化码译码方法
本专利技术涉及编码
，具体地说是一种极化码译码方法。
技术介绍
极化码由土耳其毕尔肯大学教授于2008年首次提出，从理论上严格证明了在二进制对称离散无记忆信道(binarysymmetricdiscretememorylesschannel，B-DMC)下，极化码的码率可以达到香农极限，并且极化码有着低的编码和译码复杂度。极化码译码的特点是采用SC译码算法，按照自然顺序对发送比特进行逐级判决译码，先判决的比特作为可靠信息参加后译比特的判决。在判决时，对于冻结比特位部分可直接译码，对于信息比特位部分则要根据接收到之前的所有已经被译码的比特和当前计算得到的似然比的值进行判决。极化码译码过程涉及f函数节点和g函数节点运算，在对数似然比域译码时，f函数节点的运算采用基于双曲正切规则的和积运算。和积算法涉及双曲正切函数及其反函数计算，运算复杂度较高。对于中长码字，和积算法难以保证实时性，一般采用查表法计算双曲正切函数，但需要先将双曲正切函数值存储到只读存储器(ROM)中，然后将输入转化为查表地址得到双曲正切函数的近似值，在一定精度下该方法需要消耗大量的硬件资源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种极化码译码方法，解决目前极化码在对数似然比域译码运算复杂度较高的问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种极化码译码方法，其特征在于：极化码参数为其中N表示极化码的码长，K表示信息位的长度，N-K表示冻结位的长度，A表示信息位位置的集合，令Ac为A的补集，则Ac表示冻结位位置的集合，表示长度为N-K的冻结位的二进制向量，一般将冻结位的值设置为0，即令设yi(0≤i＜N)为经过二进制相移键控调制以及AWGN信道后接收端接收到的信号，令矩阵LL表示(n+1)×N的对数似然比矩阵，矩阵B表示(n+1)×N的位矩阵，其中n＝log2N，并将LL,B设置为非数值(NaN)，矩阵LL的更新函数为UpdateLLl,i，(0≤l＜log2N)，其中l对应于译码阶段的列索引，i对应于行索引，LLl,i表示索引为(l,i)的节点的对数似然比的值；矩阵B的更新函数为UpdateBl,i，(0≤l＜log2N)，Bl,i表示索引为(l,i)的节点的位的更新值，部分和则极化码译码的具体步骤为：步骤一、初始化：接收信号yi(0≤i＜N)的对数似然比LLn,i的值为：EbN0＝10^(SNR/10)，其中n＝log2N，SNR为AWGN信道的信噪比；设j(1≤j≤N)表示第j次译码循环，并令j＝1；步骤二、码位倒序计算：i＝bitreversal(j-1)，i表示(j-1)的比特反序，即将十进制(j-1)转化为二进制后，将得到的二进制数进行倒序，然后转化为十进制得到i；步骤三、更新函数UpdateLL0,i得到LL0,i和矩阵LL：函数UpdateLL0,i是函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)在l＝0时的情况，更新函数UpdateLL0,i即更新函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)。步骤四、判断i是否属于冻结位：若i属于冻结位，则令B0,i＝0；若i不属于冻结位且LL0,i≥0，则B0,i＝0，否则，B0,i＝1。步骤五、更新函数UpdateB0,i得到B0,i和矩阵B：函数UpdateB0,i是函数UpdateBl,i(0≤l＜log2N)在l＝0时的情况，更新函数UpdateB0,i即更新函数UpdateBl,i(0≤l＜log2N)。步骤六、判断j＜N是否成立，若成立，令j＝j+1，重复步骤二～步骤六，否则，执行步骤七。步骤七：得到译码结果从矩阵B的第一行依次提取出信息位的值作为译码结果本专利技术所述步骤三中函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)的更新方法为：步骤3.1、输入索引l,i；步骤3.2、令s＝2n-l，其中n＝log2N，表示模2加运算；步骤3.3、若m＜s/2，且LLl+1,i＝NaN，则更新函数UpdateLLl+1,i得到LLl+1,i，同时若LLl+1,i+s/2＝NaN，则更新函数UpdateLLl+1,i+s/2得到LLl+1,i+s/2，然后根据公式(1)计算f函数节点对数似然比的值LLl,i：LLl,i＝2h2(h1(x1)h1(x2))(1)；其中变量变量x1,x2∈(-∞,∞)，函数h1(x)的表达式为公式(2)：函数h2(x′)的表达式为公式(3)：若m＜s/2不成立，则执行步骤(3.4)；步骤3.4、根据公式(4)计算g函数节点对数似然比的值，此时需要部分和部分和若Bl,i-s/2＝0，则根据公式(5)计算g函数节点对数似然比的值LLl,i，若Bl,i-s/2＝0不成立，则根据公式(6)计算g函数节点对数似然比的值LLl,i，计算f函数或g函数节点对数似然比的值LLl,i后输出更新后的矩阵LL；LLl,i＝LLl+1,i+LLl+1,i-s/2(5)LLl,i＝LLl+1,i-LLl+1,i-s/2(6)。本专利技术所述步骤五中函数UpdateBl,i(0≤l＜log2N)的更新方法为：步骤5.1、输入索引l,i；步骤5.2、令s＝2n-l，其中n＝log2N，表示模2加运算；步骤5.3、若m＜s/2不成立，则Bl+1,i＝Bl,i，更新函数UpdateBl+1,i和UpdateBl+1,i-s/2，并输出更新后的矩阵B；若m＜s/2成立，则执行步骤六。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对f函数节点的计算，用简单的折线逼近算法代替双曲正切函数及其反函数运算，仅需要加法运算与乘法运算，大大降低了运算复杂度，与查表法相比大大节约了内存资源，降低了硬件成本，解决了极化码在对数似然比域译码运算复杂度较高的问题。附图说明图1为本专利技术极化码SC译码方法主要流程示意图；图2为本专利技术的f函数的实现结构图；图3为本专利技术的折线逼近函数h1(x)的实现结构图；图4为本专利技术的折线逼近函数h2(x′)的实现结构图；图5为本专利技术g函数的实现结构图；图6为本专利技术函数UpdateBl,i的更新流程图；图7为本专利技术的折线逼近函数h1(x)与双曲正切函数函数的对比图；图8为本专利技术的折线逼近函数h2(x′)与反双曲正切函数函数的对比图；图9为本专利技术实施例N＝8时极化码的编码图；图10为本专利技术实施例N＝8时极化码的译码图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式(实施例)进行描述，使本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术。如图1所示，一种极化码译码方法，包括以下步骤：步骤一、初始化：接收信号yi(0≤i＜N)的对数似然比的值LLn,i为：EbN0＝10^(SNR/10)，其中n＝log2N，SNR为AWGN信道的信噪比；设j(1≤j≤N)表示第j次译码循环，并令j＝1；步骤二、码位倒序计算：i＝bitreversal(j-1)，i表示(j-1)的比特反序，即将十进制(j-1)转化为二进制后，将得到的二进制数进行倒序，然后转化为十进制得到i；步骤三、更新函数UpdateLL0,i得到LL0,i和矩阵LL：函数UpdateLL0,i是函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)在l＝0时的情况，更新函数UpdateLL0,i即更新函数UpdateLLl,i本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化码译码方法，其特征在于：极化码参数为

【技术特征摘要】
1.一种极化码译码方法，其特征在于：极化码参数为其中N表示极化码的码长，K表示信息位的长度，N-K表示冻结位的长度，A表示信息位位置的集合，令Ac为A的补集，则Ac表示冻结位位置的集合，表示长度为N-K的冻结位的二进制向量，一般将冻结位的值设置为0，即令设yi(0≤i＜N)为经过二进制相移键控调制以及AWGN信道后接收端接收到的信号，令矩阵LL表示(n+1)×N的对数似然比矩阵，矩阵B表示(n+1)×N的位矩阵，其中n＝log2N，并将LL,B设置为非数值(NaN)，矩阵LL的更新函数为UpdateLLl,i，(0≤l＜log2N)，其中l对应于译码阶段的列索引，i对应于行索引，LLl,i表示索引为(l,i)的节点的对数似然比的值；矩阵B的更新函数为UpdateBl,i，(0≤l＜log2N)，Bl,i表示索引为(l,i)的节点的位的更新值，部分和则极化码译码的具体步骤为：步骤一、初始化：接收信号yi(0≤i＜N)的对数似然比LLn,i的值为：EbN0＝10^(SNR/10)，其中n＝log2N，SNR为AWGN信道的信噪比；设j(1≤j≤N)表示第j次译码循环，并令j＝1；步骤二、码位倒序计算：i＝bitreversal(j-1)，i表示(j-1)的比特反序，即将十进制(j-1)转化为二进制后，将得到的二进制数进行倒序，然后转化为十进制得到i；步骤三、更新函数UpdateLL0,i得到LL0,i和矩阵LL：函数UpdateLL0,i是函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)在l＝0时的情况，更新函数UpdateLL0,i即更新函数UpdateLLl,i(0≤l＜log2N)；步骤四、判断i是否属于冻结位：若i属于冻结位，则令B0,i＝0；若i不属于冻结位且LL0,i≥0，则B0,i＝0，否则，B0,i＝1；步骤五、更新函数UpdateB0,i得到B0,i和矩阵B：函数UpdateB0,i是函数UpdateBl,i(0≤l＜log2N)在l＝0时的情况，更新函数UpdateB0,i即更新函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宏峰，马秋然，冀保峰，徐素莉，洪小帅，刘航，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41