并行的极化码译码方法技术

本发明专利技术并行的极化码译码方法，包括如下步骤：步骤1，根据位置信息奇、偶位，获取左二叉树Tl和右二叉树Tr；步骤2，将奇、偶位置对应的对数似然比值分别给左二叉树Tl和右二叉树Tr；步骤3，译码器对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历；步骤4，获取叶子节点估值并保留候选路径；步骤5，对估值进行处理；步骤6，获取译码结果；返回步骤3，直到译码树最后一个叶子节点被激活。本发明专利技术公开的极化码译码方法是对List‑Fast‑SSC算法、Fast‑SSCL算法并行化，节点数量有大量缩减，误码率无差。

Parallel decoding method of polarization code

The parallel decoding method of polarization code of the invention includes the following steps: Step 1, obtain left binary tree TL and right binary tree tr according to odd and even positions of position information; step 2, give the log likelihood ratio corresponding to odd and even positions to left binary tree TL and right binary tree tr respectively; step 3, the decoder traverses left binary tree TL and right binary tree TR in parallel; step 4, obtain leaf node estimation Value and keep the candidate path; step 5, process the estimation; step 6, obtain the decoding result; return to step 3 until the last leaf node of the decoding tree is activated. The polarization code decoding method disclosed by the invention parallelizes the list \u2011 fast \u2011 SSC algorithm and the fast \u2011 SSCL algorithm, the number of nodes is greatly reduced, and the error rate is not bad.

【技术实现步骤摘要】
并行的极化码译码方法
本专利技术属于无线通信领域，特别涉及一种并行的极化码译码方法。
技术介绍
作为首个理论证明可达Shannon限的编码方法，Polar码在无线通信和存储系统中将发挥巨大的作用，而且高性能的Polar码编、译码器及高效硬件架构的实现引起工业界和学术界的广泛关注。当码长趋近于无穷大时，串行抵消算法(SuccessiveCancellation,SC)是一种可使极化码纠错性能达到信道容量的低复杂度译码算法。学者GabiSarkis和WarrenJ.Gross考虑到SSC算法中的RATE-R节点依旧需要对其相应子树进行遍历，提出ML-SSC和Fast-SSC算法，将RATE-R节点组合分为REP和SPC节点。REP和SPC节点的估值步骤与RATE0、RATE1相同，可以直接在子树根部对其估值，无需对子树进行遍历。上述译码算法都是对单棵译码树进行译码，为提高译码算法并行性进而提高吞吐率，南京大学林军和山东科技大学张小军分别提出并行SC和并行Fast-SSC译码算法。为进一步对纠错性能进行提高，GabiSarkis在Fast-SSC译码算法的基础上设置路径数量阈值L提出对应的列表译码算法(List-Fast-SSC)，但List-Fast-SSC译码算法产生的候选路径数量远超SCL算法，该算法中SPC节点需要扩展八条候选路径，从而导致更多的排序资源消耗和由于排序网络造成的高译码延迟。相关文献提出简化SCL(SimplifiedSCL,SSCL)译码算法，该算法不再像List-Fast-SSC译码算法那样对REP、RATE1和SPC分别扩展2、4、8条路径，而是对每个节点包含的信息位扩展两条路径，可以使用与SCL完全兼容的排序网络对候选路径进行选择。该算法虽然完美继承List算法的高译码性能，改进了复杂的排序网络架构，对纠错性能和复杂度有一个很好的折中，但每个叶子节点译码需要多个时钟周期，译码延迟有待降低。SSCL算法对RATE1节点译码过程中存在冗余的路径分裂操作，为此相关文献提出一种针对RATE1节点的快速译码方法——Fast-SSCL，与SSCL相比需要更少的译码步骤。后来，学者分别提出基于SSCL译码算法的Fast-SSCL和基于SSCL-SPC译码算法的Fast-SSCL-SPC译码算法，分别消除RATE1和SPC节点的冗余计算，进一步降低译码延迟，提高吞吐率。上述算法可能在节点译码方法有一定改进，但能保证纠错性能又能提高吞吐率的姨妈方法有待研究。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种解决上述技术问题的并行的极化码译码方法。为解决上述技术问题，本专利技术并行的极化码译码方法，包括如下步骤：步骤1，根据位置信息奇、偶位，获取左二叉树Tl和右二叉树Tr；步骤2，将奇、偶位置的对数似然比值分别给左二叉树Tl和右二叉树Tr；步骤3，译码器对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历；步骤4，获取叶子节点估值并保留候选路径；步骤5，对估值进行处理；步骤6，获取译码结果；返回步骤3，直到译码树最后一个叶子节点被激活。优选地，步骤1包括：步骤1.1，根据位置信息序列奇、偶位置拆分为两个子序列，并由位置信息作为叶子节点构造两棵满二叉树；步骤1.2，对满二叉树裁剪，裁剪后的二叉树分别记为左二叉树Tl和右二叉树Tr。优选地，步骤3中，译码器根据左二叉树Tl和右二叉树Tr的结构按照深度优先的顺序同时对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历。优选地，步骤4中，当前激活节点为叶子节点类型时，根据步骤3所述路径扩展及译码方式得到叶子节点估值β，并对扩展的候选路径排序选取其中最可靠的L条候选路径进行保留。优选地，步骤5中，若激活节点为左孩子节点，将对应的激活节点叶子估值返回至父节点做G运算；若激活节点为右孩子节点，将联合当前激活节点的兄弟节点估值做C运算。优选地，步骤6中，当译码器激活节点为叶子节点类型，叶子节点局部译码器输出经过Kronekcer积转换获取最终译码结果。优选地，还包括步骤7，选取通过CRC校验并最可靠的一条路径，对叶子节点估值进行拼接，并输出最终译码结果。一种并行的极化码译码方法系统，包括：位置模块，据位置信息奇、偶位，获取左二叉树Tl和右二叉树Tr；赋值模块，将奇、偶位置的对数似然比值分别给左二叉树Tl和右二叉树Tr；遍历模块，译码器对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历；保留模块，获取叶子节点估值并保留候选路径；处理模块，对估值进行处理；译码模块，获取译码结果。本专利技术公开的极化码的译码方法是对List-Fast-SSC算法、Fast-SSCL算法并行化，节点数量有大量缩减，误码率无差。本专利技术对不同算法译码性能进行分析，分别从如下两方面进行对比，其一在译码节点数量相同的前提下与并行Fast-SSC算法对比误码率，L＝32时，误块率在10-3位置提升约为1.5dB；其二在误码率相同前提下与List-Fast-SSC算法对比节点数量，比List-Fast-SSC算法、Fast-SSCL节点数量并行度提高40％左右。附图说明图1为并行List-Fast-SSC译码流程图；图2(a)为译码二叉树示意图；图2(b)为并行译码二叉树示意图；图3为DRATE0节点示意图；图4为DRATE1节点示意图；图5为CREP节点示意图；图6为CSPC节点示意图；图7为DREP节点示意图；图8为REP_SPC节点示意图；图9为REP_RATE1节点示意图；图10为误码率曲线示意图；图11为误块率曲线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术并行的极化码译码方法作进一步详细说明。本专利技术根据极化码的并行性设计并行List-Fast-SSC译码算法算法，本专利技术所述极化码根据克罗内克积的特点，码长为N的极化码可以由两个码长为N/2短码构成，两短码间只需额外执行一阶运算即可。克罗内克积运算结构如式(1)，极化码生成式可以表示成式(2)的形式，其中极化码编码器输入序列为经编码器得到编码后的码字经信道传输后，接收端收到与对应的消息序列译码器利用接收序列经特定译码算法得出发送序列估值对式(2)中等号右侧部分进行约分可得：至此可被拆分为和两段，如式(3)所示：根据极化码编码性质，和之间可由集合和所得，如式(4)所示：本专利技术所述译码算法按照位置信息奇、偶位拆分为两棵二叉树，左树为奇数标号位置信息，右树为偶数标号位置信息，根据本专利技术所提叶子节点类型对两棵二叉树裁剪。同理信道接收信息亦是如此，将接收到的LLR值奇数标号部分赋值给左树根节点，偶数标号赋值给右树根节点。除叶子节点外两棵树独立、并行译码，每遇叶子节点两树根据本专利技术给出的不同叶子节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并行的极化码译码方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，根据位置信息奇、偶位，获取左二叉树Tl和右二叉树Tr；/n步骤2，将奇、偶位置对应的对数似然比值分别给左二叉树Tl和右二叉树Tr；/n步骤3，译码器对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历；/n步骤4，获取叶子节点估值并保留候选路径；/n步骤5，对估值进行处理；/n步骤6，获取译码结果；返回步骤3，直到译码树最后一个叶子节点被激活。/n

【技术特征摘要】
1.一种并行的极化码译码方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据位置信息奇、偶位，获取左二叉树Tl和右二叉树Tr；
步骤2，将奇、偶位置对应的对数似然比值分别给左二叉树Tl和右二叉树Tr；
步骤3，译码器对左二叉树Tl和右二叉树Tr进行并行遍历；
步骤4，获取叶子节点估值并保留候选路径；
步骤5，对估值进行处理；
步骤6，获取译码结果；返回步骤3，直到译码树最后一个叶子节点被激活。


2.根据权利要求1所述的并行的极化码译码方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1.1，根据位置信息序列奇、偶位置拆分为两个子序列，并由位置信息作为叶子节点构造两棵满二叉树；
步骤1.2，对满二叉树裁剪，裁剪后的二叉树分别记为左二叉树Tl和右二叉树Tr。


3.根据权利要求2所述的并行的极化码译码方法，其特征在于，步骤3中，译码器根据左二叉树Tl和右二叉树Tr的结构按照深度优先的顺序同时对左二叉树...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小军，曾庆田，崔建明，隋荣全，鲁法明，陈达，张德学，陈赓，李恒忠，王道岩，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37