一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法技术

本发明专利技术涉及5G通信技术领域，具体涉及一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，包括：对数似然比初始化；根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算分割点M；以M为分界，在两个方向同时使用不同的译码方法进行，即从前往后采用串行消除翻转译码，从后往前采用球形列表译码；再联合前后方向的译码结果，选取满足循环冗余校验的码字。本发明专利技术对同一码字并行执行SCF和SDL译码，有效解决了串行消除翻转SCF译码的串行特性导致的时延较大的问题，也保证了采用SDL译码方法的码字后面部分信息比特的可靠性，兼顾了5G系统性能和复杂度要求。

A decoding method of polarizing code combined with SCF spherical list inversion

【技术实现步骤摘要】
一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法
本专利技术涉及5G通信
，具体涉及一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法。
技术介绍
在通信传输系统中，通常将待传输的信息进行编码以提高数据传输的可靠性，保证通信的质量。2009年，由E.Arikan提出的极化码成为信道编码领域的又一重大理论突破，它是第一种由确定构造方式的被证明可以在二进制离散无记忆信道(BinaryDiSCFreteMemorylessChannel，BDMC)下达到香农极限的信道编码方式，并且提出了串行消除(SuccessiveCancellation，SCF)译码方案。E.Arikan提出的SCF译码方案在长码时性能良好，但是在中短码时，性能较LDPC码和Turbo码有所下降。为了改善极化码在中短码长的译码性能，研究学者们提出了许多有效的译码方案，如串行消除列表(ListofSuccessiveCancellation，SCFL)译码方案、增加循环冗余校验的CA-SCFL译码方案。SCF译码方案可以视作一个树的叶子节点的递归过程，当SCF译码失败时，是由于叶子节点中的一个或多个不正确的比特估计，实际上是SCF译码方案的串行特性的原因，从而导致更多不正确的估计。因此，不正确的比特判决被分为两类：一种是由于信道噪声引起的错误，另一种是由于先前的不正确估计而引起的错误。SDL译码方法使用广度优先搜索(Breadth-FirstSearch，BFS)以保持L条最小欧氏距离候选路径，实质上是通过牺牲译码性能来降低复杂度。虽然SD算法的性能较其他算法更优，但是SD算法复杂度高。针对上述问题，综合SCF和SDL译码方法，在计算复杂度和译码性能上寻求一种折中方案，本专利技术提出了一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，在从前往后和从后往前两个方向并行执行SCF和SDL译码，待得到两种译码方法的结果后，联合其译码结果，选择能通过CRC检验器的码字，如果联合的译码结果都不能通过CRC校验，则对前半部分进行SCF译码更新译码结果，在进行联合和校验过程。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法。一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，包括以下步骤：S1、接收端接收由发送端编码的极化码字，并对码字符号的对数似然比计算，获得初始值，用L表示；S2、根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M；S3、将初始化的对数似然比L后N-M个比特码字输入SDL译码器，对后N-M个比特进行SDL译码，得到后N-M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；S4、将初始化的对数似然比L前M个比特码字输入SCF译码器进行SCF译码，得到前M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；S5、将前M个比特码字的译码结果和后N-M个比特码字的译码结果串接，再将串接后的译码进行CRC校验，若能通过CRC校验，则译码成功，若都未通过CRC校验，则返回步骤S4，对前M个比特码字进行SCF译码，若达到预定翻转次数最大值Tmax还未通过CRC校验，则译码失败。本专利技术的有益效果：本专利技术将串行消除翻转译码和球形列表译码方法结合，针对同一码字，能并行执行SCF和SDL译码方法，待两种译码方法执行完毕后，联合其译码结果，选出能通过CRC校验的码字序列，有效解决了串行消除翻转(SuccessiveCancellationFlip，SCF)译码的串行特性导致的时延较大的问题，并且，保证了采用SDL译码方法的码字后面部分信息比特的可靠性，兼顾了5G系统性能和复杂度要求。通过仿真分析得出，本专利技术的方法在译码性能上较SCF译码方法有所提升，并且改变了SCF译码方法的串行译码特性，能针对同一码字并行执行两种译码方案，并且联合其译码结果。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例的系统框架模型图；图2为本专利技术实施例的多径球形译码列表树搜索示例图；图3为(512,256)码的多种译码方法的性能曲线对比图；图4为本专利技术仿真系统模型图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。假设5G通信系统中，信道模型为高斯信道，设定极化Polar码的码长N为512。图4所示为本专利技术方法对应的系统模型，首先产生k为240比特数据信息，再通过循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck，CRC)进行添加，得到K＝k+m比特数据块，其中K表示传输数据比特长度，k表示信息块长度，m表示CRC长度，设定CRC长度为16，采用的CRC生成多项式为：g(x)＝x16+x12+x5+1，其中g(x)表示生成多项式，x表示多项式比特1位置。得到比特信息后进行极化码编码，得到码长N为512、信息比特K为256的比特序列，进行二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying,BPSK)调制，再经过高斯白噪声信道发送消息，然后采用本专利技术提供的一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法进行译码。如图1所示，一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，包括但不限于如下步骤：S1、接收端接收由发送端编码的极化码字，并对码字符号的对数似然比进行计算，获得初始值，用L表示；S2、根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M；S3、将初始化的对数似然比L后N-M个比特码字输入SDL译码器，对后N-M个比特进行SDL译码，得到后N-M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；S4、将初始化的对数似然比L前M个比特码字输入SCF译码器进行SCF译码，得到前M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；S5、将前M个比特码字的译码结果和后N-M个比特码字的译码结果串接，再将串接后的译码进行CRC校验，若能通过CRC校验，则译码成功，若都未通过CRC校验，则返回步骤S4，对前M个比特码字进行SCF译码，若达到预定翻转次数最大值Tmax还未通过CRC校验，则译码失败。为了使本专利技术实施例更加清楚、完整，接下来对本专利技术方法的各个步骤进行详细描述。接收端接收由发送端编码的极化码字，并对码字符号的对数似然比进行计算，获得初始值，用L表示，L＝[LLR1,LLR2,...LLRi,...,LLRN]，LLRi表示第i个符号的对数似然比，N表示极化码码长，其中初始化的计算方式包括：其中，LLR(y)表示信道层的极化信道的对数似然比值，y表示接收端接收到的序列，σ2表示高斯白噪声的方差。根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M，以便两种译码方法可以并行执行，即一串比特码字本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、接收端接收由发送端编码的极化码字，并对码字符号的对数似然比进行计算，获得初始值，用L表示；/nS2、根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M；/nS3、将初始化的对数似然比L后N-M个比特码字输入SDL译码器，对后N-M个比特进行SDL译码，得到后N-M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；/nS4、将初始化的对数似然比L前M个比特码字输入SCF译码器进行SCF译码，得到前M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；/nS5、将前M个比特码字的译码结果和后N-M个比特码字的译码结果串接，再将串接后的译码进行CRC校验，若能通过CRC校验，则译码成功，若都未通过CRC校验，则返回步骤S4，对前M个比特码字进行SCF译码，若达到预定翻转次数最大值T

【技术特征摘要】
1.一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、接收端接收由发送端编码的极化码字，并对码字符号的对数似然比进行计算，获得初始值，用L表示；
S2、根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M；
S3、将初始化的对数似然比L后N-M个比特码字输入SDL译码器，对后N-M个比特进行SDL译码，得到后N-M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；
S4、将初始化的对数似然比L前M个比特码字输入SCF译码器进行SCF译码，得到前M个比特码字的译码结果，并将译码结果保存至存储器中；
S5、将前M个比特码字的译码结果和后N-M个比特码字的译码结果串接，再将串接后的译码进行CRC校验，若能通过CRC校验，则译码成功，若都未通过CRC校验，则返回步骤S4，对前M个比特码字进行SCF译码，若达到预定翻转次数最大值Tmax还未通过CRC校验，则译码失败。


2.根据权利要求1所述的一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，其特征在于，根据SCF译码和SDL译码的复杂度计算N比特码字的分割点M包括：









其中，分别为SCF译码过程中的加法次数、乘法次数和比较次数，CycleA、CycleM和CycleC分别为处理器执行一次加法、乘法和比较运算时需要的时钟周期；为LSD译码过程中加法次数，乘法次数和比较次数，N表示码字长度，N1表示运算因子TypeA节点的个数，N2表示TypeB节点的个数；Α表示信息域集合，ΑC表示冻结域集合，ki为访问的第i个比特位置，K表示信息比特长度，L表示列表尺寸。


3.根据权利要求1所述的一种极化码联合SCF球形列表翻转译码方法，其特征在于，将初始化的对数似然比L后N-M个比特码字输入SDL译码器，对后N-M个比特进行SDL译码，包括以下步骤：
S41、根据接收端的软信息向量(yM,yM+1,...,yN)，从第N比特的软信息开始，逐一对每个比特的软信息与调制符号值作差取模，得到每个比特的取模结果，对每个比特的取模结果的平方进行求和，得到求和结果，计算求和结果的最小值；
S42、基于球形译码算法模型，将最小化问题转化成树搜索问题，通过球形译码中的半径进行约束，将超过半径值的路径删除，直到剩余的路径数量小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发堂，陈洋，李小文，王华华，王丹，杨黎明，郑焕平，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50