Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法技术

Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，采用由一个加法器及其辅助电路构成的h函数电路，计算对数似然比时，在前期尽量多地实现f函数功能，即找出两个输入变量中绝对值较小的一个，然后再根据两个输入的正负关系决定输出的是正值还是负值；在后期尽量多地实现g函数功能，即对两个输入做加法或者减法操作；本发明专利技术进一步提供了h函数电路的一种具体结构。通过算法和电路的优化，本发明专利技术提高了polar译码的速度和准确率，同时减小了polar译码器的面积。

A method to improve the generality of computing unit in the decoding process of polar code

【技术实现步骤摘要】
Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法
本专利技术属于通信
，特别涉及一种Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法。
技术介绍
5G通信技术逐渐成熟，5G标准也逐渐完善。5G作为下一代通信技术，支持5G的硬件设备已经开始出现，而且会越来越普及。Polar码编码技术，因为其在各方面的优势，成为了5G通信的信道编码标准。在通信应用中，发送端的信息会通过polar码编码，提高容错性之后，发送到信道上。信道具有一定的不可靠性。接收端接收来自信道的信息，对其进行译码，然后尽可能真实的恢复出来原始信息。该过程在日常通信设备如手机、通信基站中都会用到。相对于polar码编码技术，polar码译码技术要复杂的多，在研发设计通信设备时，往往需要花费很大的精力来考虑polar码译码的实现。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，通过算法和电路的优化，提高了polar译码的速度和准确率，同时减小了polar译码器的面积。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，采用由一个加法器及其辅助电路构成的h函数电路，计算对数似然比时，在前期尽量多地实现f函数功能，即找出两个输入变量中绝对值较小的一个，然后再根据两个输入的正负关系决定输出的是正值还是负值；在后期尽量多地实现g函数功能，即对两个输入做加法或者减法操作。所述f函数中，数据采用符号位加绝对值的表示方式，两个输入为Lin1和Lin2，比较两个绝对值的大小，电路中采用|Lin2|加上|Lin1|的补码的方式来实现减法，再通过判断|Lin2|-|Lin1|结果的正负号，来决定那个值大，|Lin1|的补码等于|Lin1|取反再加1，因此f函数中加法器的第二个操作数为|Lin1|取反，进位输入为1，并采用一个2选1的选择器，该选择器根据加法器的输出，从|Lin1|和|Lin2|中选择出来值较小的1个，并将计算结果的符号和绝对值组合，形成带符号的数输出。所述g函数中，数据采用符号位加绝对值的表示方式，两个输入为Lin1和Lin2，g函数的功能是：当输入参数b为0时，输出Lin2+Lin1；当b为1时，输出Lin2-Lin1；根据b值以及Lin1和Lin2的符号位，来决定计算|Lin2|+|Lin1|，还是计算|Lin2|-|Lin1|，如果使用加法，则g函数中加法器的输入是|Lin2|和|Lin1|，进位输入位0；如果使用减法，则g函数中加法器的输入是|Lin2|和|Lin1|取反，进位输入为1；将加法器的输出结果的符号和绝对值组合，形成带符号的数输出。所述h函数电路中，数据采用符号位加绝对值的表示方式，两个输入为Lin1和Lin2，辅助电路包括三个选择器，一个非门，一个组合判断电路和一个数据格式化模块，其中，|Lin2|分为两路，一路接加法器的输入端A，另一路接选择器一的输入端二；|Lin1|分为三路，第一路接选择器一的输入端三，第二路接选择器二的输入端一，第三路经非门后接选择器二的输入端二，选择器二的输出端接加法器的输入端B，加法器的输出端接选择器一的输入端一和选择控制端；组合判断电路的四个输入信号为f/gselect，sign(Lin1)，sign(Lin2)和b，其根据该四个输入信号生成选择控制信号，其中生成的第一个选择控制信号输出给选择器二和选择器三，选择器三根据该控制信号，决定把0还是1给到加法器的进位输入Ci，选择器二根据该控制信号，决定把|Lin1|还是把|Lin1|的反给到加法器的第二个操作数即输入端B；生成的第二个选择控制信号输出给选择器一，控制选择器一输出|Lin1|、|Lin2|还是加法器的输出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)Polar码译码过程核心运算主要集中在计算对数似然比上。计算对数似然比包括了f和g两种函数，并且两者的调用次数是一样多的。但是因为数据依赖性的原因，开始阶段主要做f函数运算，而后面的阶段主要做g函数运算。如果设计译码器时，实现f函数和g函数的电路是独立设计的，并且数量一样多，这样会造成译码的起始阶段f函数不够用，g函数大量闲置。而到了译码后面的阶段，f函数大量闲置，g函数不够用。(2)本专利技术利用f函数和g函数的本质都是加法器的共性，设计出了新的h函数电路，既可以实现f函数的功能，也可以实现g函数的功能，而增加的硬件资源是非常小的。这样在Polar码的译码过程中，起始阶段f函数运算比较多，让h电路尽量多的来实现f函数功能；而到了译码后面的阶段，g函数运算逐渐多起来，此时可以让越来越多的h电路来实现g函数功能。这样在polar码的译码过程中，计算资源得到了充分的利用，不会出现有时候计算资源不够，有时候计算资源紧缺的问题。附图说明图1是计算对数似然比的f函数和g函数的公式与原理图。图2是N＝8时计算对数似然比的结构图。图3是f函数的电路实现架构图。图4是g函数的电路实现架构图。图5是h函数的电路实现架构图。图6是N＝8时计算节点之间的相互依赖性示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。Polar码译码过程的运算基本都集中在计算对数似然比上。计算对数似然比的核心运算包含两个函数，f函数和g函数。函数功能如图1所示。图1中f函数1的输入Lin1，Lin2，一般是其他f函数/g函数的输出，其计算公式2为Lout＝f(Lin1,Lin2)＝sign(Lin1·Lin2)·min(|Lin2|,|Lin1|)；同样g函数3的输入Lin1,Lin2，一般也是其他f函数/g函数的输出，其计算公式4为Lout＝g(Lin1,Lin2,b)＝(-1)b·Lin1+Lin2。这样就造成了整个计算过程中，前后数据之间有了相互依赖性。另外g函数3还有一个输入参数b(1位宽)，输入参数b则依赖于部分译码结果，一般根据译码出来的结果，通过位操作来得到，这就造成了g函数3的使用有了更多的限制。计算对数似然比是一个递归的过程。图2画出了N＝8时，计算对数似然比的算法图。图2中，输入5为z0～z7，L8_0～L8_7是计算出来的对数似然比9。其中对数似然比L8_0是第三层函数8中f00函数的输出，该函数的输入依赖于第二层函数7中两个函数f01和f41的输出，第二层函数7中两个f函数f01和f41的输入，又依赖于第一层函数6中4个函数f02,f22,f42,f62的输出。对数似然比L8_1是第三层函数8中g10函数的输出，该函数的输入依赖于第二层函数7中两个函数f01和f41的输出。另外该g函数的输入还依赖于参数b，而b是由L8_0推导出来的结果，所以该g函数还依赖于第三层函数8中f00函数的输出。普遍的，计算对数似然比的过程中，g函数对前面的f函数均有很强的依赖性。从图2的结构图中可以看出来，计算出来8个对数似然比L8_0～L8_7一共有24个计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，其特征在于，采用由一个加法器及其辅助电路构成的h函数电路，计算对数似然比时，在前期尽量多地实现f函数功能，即找出两个输入变量中绝对值较小的一个，然后再根据两个输入的正负关系决定输出的是正值还是负值；在后期尽量多地实现g函数功能，即对两个输入做加法或者减法操作。/n

【技术特征摘要】
1.Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，其特征在于，采用由一个加法器及其辅助电路构成的h函数电路，计算对数似然比时，在前期尽量多地实现f函数功能，即找出两个输入变量中绝对值较小的一个，然后再根据两个输入的正负关系决定输出的是正值还是负值；在后期尽量多地实现g函数功能，即对两个输入做加法或者减法操作。


2.根据权利要求1所述Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，其特征在于，所述f函数中，数据采用符号位加绝对值的表示方式，两个输入为Lin1和Lin2，比较两个绝对值的大小，电路中采用|Lin2|加上|Lin1|的补码的方式来实现减法，再通过判断|Lin2|-|Lin1|结果的正负号，来决定那个值大，|Lin1|的补码等于|Lin1|取反再加1，因此f函数中加法器的第二个操作数为|Lin1|取反，进位输入为1，并采用一个2选1的选择器，该选择器根据加法器的输出，从|Lin1|和|Lin2|中选择出来值较小的1个，并将计算结果的符号和绝对值组合，形成带符号的数输出。


3.根据权利要求1所述Polar码译码过程中提高计算单元通用性的方法，其特征在于，所述g函数中，数据采用符号位加绝对值的表示方式，两个输入为Lin1和Lin2，g函数的功能是：当输入参数b为0时，输出Lin2+Lin1；当b为1时，输出Lin2-Lin1；根据b值以及Lin1和Lin2的符号位，来决定计算|Lin2|+|...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻军平，何虎，幸新鹏，
申请(专利权)人：清华大学，清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：北京;11