一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法技术

本发明专利技术公开一种基于奇偶校验的SC‑Flip译码方法，步骤一、生成关键比特查找集；步骤二、在编码中加入n

A parity based SC flip decoding method

【技术实现步骤摘要】
一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法
本专利技术属于通信领域，具体涉及一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法。
技术介绍
信道编码是通信系统中重要的一环。其中极化编码(PolarCoding)作为当下唯一一种具有规则编码结构且被证容量可达的信道编码方式，在最近受到了越来越多的关注。在2016年3GPPRAN1#87会议上，极化编码被选为了增强移动宽带场景下的编码方案。相比于其他信道编码，极化编码的研究历史较短，基础的连续消除(SuccessiveCancellation，SC)译码算法，在有限码长下性能损失较大。而随后被提出的连续消除列表(SuccessiveCancellationList，SCL)译码算法，虽然性能有了显著提升，但是其译码复杂度也随之增加。故提出高性能、低复杂度的极化码译码算法对极化码研究和工程实现都具有较为重要的意义。2014年，OrionAfisiadis等人研究了SC译码算法译码错误产生的原因，并以此为基础提出了一种基于比特翻转的平均复杂度较低的SC译码算法，被称为SC-Flip译码算法。该算法通过在SC译码时翻转由信道造成的错误比特，在降低译码的平均复杂度的同时，提高了SC译码算法的性能，也因此成为了当下研究的热点。在SC-Flip及其改进算法中大多采用CRC作为校验结构，虽然CRC能以较低的漏检率对译码结果正确性进行判断，但是该校验结构无法指示错误比特的位置，在SC-Flip类算法中只能起到较小的作用，造成了校验比特的浪费。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种基于奇偶校验的SC-Flip(简称PC-SC-Flip)译码算法，利用CRC和PC(ParityCheck)结合的校验方式代替了SC-Flip类算法中通常使用的单一的CRC校验结构，通过PC的灵活性，在准确地对译码结果进行判断的同时，提供了错误比特位置信息，使得PC-SC-Flip译码算法可以更加准确、快速地定位到由信道导致的错误比特，减少重复译码比特翻转的次数。本专利技术方法适用于在已知信道估计后的极化码译码。本专利技术所提出的一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法，步骤如下：步骤一、生成关键比特查找集，具体为：首先按照领域内公知的密度进化高斯近似算法进行信道估计，并生成(N,K)极化码的信息比特位置，其中N为码长，K为信息位长度。然后根据信息位位置按照领域内公知的特殊节点划分方法，将信息比特划分为Rate-1节点和Rate-0节点。最后取出所有Rate-1节点的第一个比特组成关键比特查找集。步骤二、在编码中加入npc比特PC和nCRC比特CRC的联合校验结构，具体为：将查找集分为npc部分，每个部分由1比特PC进行监督，校验结果置于该部分的最后一个比特处；nCRC比特CRC对全部信息比特和PC比特进行监督，校验结果置于所有信息比特和PC比特之后的信道估计较优的比特，即CRC的位置是信道估计中性能处于第K+npc+1到K+npc+nCRC的比特。步骤三、进行单比特PC-SC-Flip译码，具体为：首先进行一次SC译码算法，在译码过程中依次进行每个PC比特的校验，若校验不通过则提前停止译码过程。然后根据译码结束时的情况分别做如下处理：若PC和CRC联合校验结构均校验通过，则输出译码结果，译码结束；若出现提前停止译码的情况，则选择这个出错的PC比特前的所有在关键比特查找集中的错误信息比特作为候选翻转比特，译码继续；若不存在错误PC比特，但是CRC校验未通过，则将关键比特查找集中所有信息比特作为候选翻转比特，译码继续。若译码未结束，则计算每个候选翻转比特的判决函数值，并进行排序，从中选择最小的T个对应的候选翻转比特作为第一翻转比特。重复进行SC译码算法，按照判决函数值的顺序尝试所有的第一翻转比特，每次SC译码过程中对一个第一翻转比特的译码结果进行比特翻转，并进行PC和CRC校验，判断是否可以提前停止译码以及译码结果是否正确。输出第一个校验通过的译码结果，若尝试的全部T个第一翻转比特都校验不通过，则输出单比特PC-SC-Flip译码失败。进一步的，本专利技术的一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法，还包括有如下步骤：进行两比特PC-SC-Flip译码，具体为：在单比特PC-SC-Flip译码算法的译码结果基础上，继续进行第二翻转比特的选取和重复译码。第二翻转比特在第一翻转比特的基础上生成，每个第一翻转比特对应若干第二翻转比特。第二翻转比特同样是关键比特查找集中的元素，为极化码中的绝对位置在第一翻转比特之后的翻转比特。然后按照第一翻转比特的顺序进行重复SC译码，每次尝试第一翻转比特以及其对应的第二翻转比特中的一个比特。在每次SC译码过程中，对这两个比特的译码结果进行比特翻转，并进行PC和CRC校验，判断是否可以提前停止译码以及译码结果是否正确。输出第一个校验通过的译码结果，若全部尝试都校验不通过，则输出两比特PC-SC-Flip译码失败。本专利技术的优点与积极效果在于：PC相比于CRC更加灵活，将PC分布在信息比特中间，既可以根据PC的校验结果进行提前终止，降低计算复杂度和时延，又可以为定位由信道造成的错误比特提供额外的信息量，使得PC-SC-Flip译码算法相比于使用单一CRC的SC-Flip类算法，可以更加准确、快速地定位到由信道导致的错误比特，减少重复译码比特翻转的次数，进而获得更低的平均译码复杂度。附图说明图1为本专利技术使用的PC比特分布方式；图2为本专利技术所提出的基于奇偶校验的SC-Flip单比特翻转译码算法的在(1024,512)极化码下的误帧率性能对比图；图3为本专利技术所提出的基于奇偶校验的SC-Flip单比特翻转译码算法在(1024,512)极化码下的译码平均复杂度对比图；图4为本专利技术所提出的基于奇偶校验的SC-Flip两比特翻转译码算法的在(1024,512)极化码下的误帧率性能对比图；图5为本专利技术所提出的基于奇偶校验的SC-Flip两比特翻转译码算法在(1024,512)极化码下的译码平均复杂度对比图；图6为本专利技术译码端的流程图；图7为本专利技术编码端的流程图；具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术利用PC的灵活性，在准确地对译码结果进行判断的同时，提供了错误比特位置信息，使得所提PC-SC-Flip译码算法可以更加准确、快速地定位到由信道导致的错误比特，减少重复译码比特翻转的次数，降低平均译码复杂度。下面将以码长N＝1024，码率R＝0.5，级联16比特CRC和8比特PC的极化码为例对专利技术的具体实施方式进行详细介绍，其中CRC生成多项式为f(x)＝x16+x15+x2+1。本专利技术首先给出了一种PC和CRC级联的校验结构，其编码方法包含步骤1.1～1.4：步骤1.1：生成查找集；首先利用密度进化高斯近似算法进行信道估计，将8比特PC和16比特CRC也视为信息比特，生成所有信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法，其特征在于：该方法步骤如下：/n步骤一、生成关键比特查找集，具体为：/n首先进行信道估计，并生成(N,K)极化码的信息比特位置，其中N为码长，K为信息位长度；然后将信息比特划分为Rate-1节点和Rate-0节点；最后取出所有Rate-1节点的第一个比特组成关键比特查找集；/n步骤二、在编码中加入n

【技术特征摘要】
1.一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法，其特征在于：该方法步骤如下：
步骤一、生成关键比特查找集，具体为：
首先进行信道估计，并生成(N,K)极化码的信息比特位置，其中N为码长，K为信息位长度；然后将信息比特划分为Rate-1节点和Rate-0节点；最后取出所有Rate-1节点的第一个比特组成关键比特查找集；
步骤二、在编码中加入npc比特PC和nCRC比特CRC的联合校验结构，具体为：
将查找集分为npc部分，每个部分由1比特PC进行监督，校验结果置于该部分的最后一个比特处；nCRC比特CRC对全部信息比特和PC比特进行监督，校验结果置于所有信息比特和PC比特之后的信道估计较优的比特，即CRC的位置是信道估计中性能处于第K+npc+1到K+npc+nCRC的比特；
步骤三、进行单比特PC-SC-Flip译码。


2.根据权利要求1所述的一种基于奇偶校验的SC-Flip译码方法，其特征在于：所述的单比特PC-SC-Flip译码，具体为：
首先进行一次SC译码算法，在译码过程中依次进行每个PC比特的校验，若校验不通过则提前停止译码过程；
然后根据译码结束时的情况分别做如下处理：若PC和CRC联合校验结构均校验通过，则输出译码结果，译码结束；若出现提前停止译码的情况，则选择这个出错的PC比特前的所有在关键比特查找集中的错误信息比特作为候选翻转比特，译码继续；若不存在错误PC比特，但是CRC校验未通过，则将关键比特查找集中所有信息比特作为候选翻转比特，译码继续；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣科，戴彬，高晨宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11