低时延的交叉调度极化码BP译码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种低时延的交叉调度极化码BP译码方法及装置，包括：预设BP译码器的最大迭代次数并初始化；采用交叉调度BP译码算法对极化码的编码信息进行迭代译码，极化码的参数为(N,K)，N为码长，K为信息位长度，则对应的因子图包括n＝log

BP decoding method and device of cross scheduling polarization code with low delay

【技术实现步骤摘要】
低时延的交叉调度极化码BP译码方法及装置
本专利技术涉及极化码译码，具体地，涉及一种低时延的交叉调度极化码BP译码方法及装置。
技术介绍
2008年在国际信息论ISIT会议上，Arikan首次提出信道极化的概念，基于该理论，2009年Arikan提出了极化码，并证明在任意给定二进制离散无记忆信道(Binarydiscretememorylesschannel,B-DMC)下，当极化码码长趋于无穷时，其信道容量可达。极化码是第一种能够被严格证明可以达到信道容量的编码方法，且目前其纠错性能已超过了广泛使用的Turbo码和LDPC码。2016年11月，在美国内华达州里诺举办的3GPPRAN1#87次会议上，国际移动通信标准化组织3GPP最终确定了5GeMBB(增强移动宽带)场景控制信道的编码方案为极化码。在极化码的译码算法中，串行抵消(SuccessiveCancelation,SC)算法和置信度传播(BeliefPropagation,BP)算法是两种常见的极化码译码算法。SC译码算法采用串行译码，计算复杂度低，但译码时延较高。与SC译码算法不同，BP算法是一种迭代算法，其数据处理过程是并行的，译码时延低且误码率优于原始SC算法，因此在低延迟的应用场景下具有一定的优越性。软抵消算法(SoftCancelation,SCAN)算法作为另一种BP译码算法，与洪水BP译码算法相比，SCAN算法的计算复杂度低，用于存储软信息的存储器更少。得益于SCAN算法更有效率的信息传播，且其收敛速度比洪水BP更快。但SCAN算法采用类似SC算法的串行调度，虽然能够降低译码计算复杂度，但其译码时延较高，吞吐率较低。对于传统BP译码算法，对因子图中节点信息从因子图的一端传播更新到另一端的往返更新过程迭代调度。迭代调度对BP译码算法的收敛速度及译码时延有重要影响。为尽可能降低译码时延，减少迭代次数，相关学者提出一种基于CSFG(Connectedsubfactorgraph)冻结的Quarter-way调度方式，虽然降低了译码时延及能耗，但译码性能与传统BP算法相比，仍具有一定差距。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种低时延的交叉调度极化码BP译码方法，能够降低译码延时。根据本专利技术提供的低时延的交叉调度极化码BP译码方法，包括如下步骤：步骤S1：预设BP译码器的最大迭代次数并初始化所述BP译码器；步骤S2：采用交叉结构调度BP译码算法对极化码的编码信息进行迭代译码，所述极化码的参数为(N,K)，N为码长，K为信息位的长度，则对应的因子图包括n＝log2N阶基本运算模块和(n+1)列节点，每阶基本运算模块包括N/2个基本计算单元，每个节点包括两种类型的似然信息，分别为从右向左更新的左信息和从左向右更新的右信息；步骤S3：每更新一阶右信息，均对该阶基本运算模块中的子因子图进行冻结判断，若存在一阶基本运算模块包含的子因子图全部冻结，则停止译码迭代；否则，继续进行迭代，直至达到预设的最大迭代次数。优选地，在第t次迭代中，第i行第j列节点的左信息记为其右信息记为优选地，每次迭代时，所述因子图中有n/2列节点的左信息和n/2列节点的右信息并行更新，左信息与右信息交叉更新，每次迭代需要2个时钟(clock)。优选地，第j阶基本运算模块包括2j个子因子图，相应的子因子图输入信息长度为2n-j，且该子因子图的输出信息长度等于输入信息长度；优选地，当每个时钟更新完信息后，对新更新的右信息所在阶基本运算模块的节点似然信息从上到下依次进行子因子图冻结判断，每次迭代结束后判断是否满足存在同一阶基本运算模块包含的子因子图全部冻结，若满足则停止迭代，并输出译码结果；否则继续迭代，直至迭代至预设值的最大迭代次数。优选地，对输入信息长度低于16的子因子图不再进行冻结判断，同时输入信息长度大于128的子因子图需连续两次满足冻结标准，其余子因子图需连续三次迭代都满足冻结条件，才将子因子图冻结，否则不能将基本运算模块的子因子图冻结。优选地，当满足基于子因子图冻结的提前停止迭代条件后，将满足子因子图冻结条件的基本运算模块节点的信息估值与生成矩阵的乘积作为最终译码结果，以判断是否译码正确；否则继续迭代，直至达到最大迭代次数后，对因子图中最右侧列的节点的似然信息进行译码硬判决，从而判断译码是否正确。优选地，当开始译码时，将接收到的待译极化码序列的对数似然比序列传递给因子图中最左侧列节点的右信息，根据最左侧列节点的位置信息初始化第(n+1)列节点左信息。优选地，根据第(n+1)列节点左信息的初始化的位置信息及BP译码算法迭代更新公式，初始化第n列节点的左信息，其余节点的似然信息初始化为0。根据本专利技术提供的低时延的交叉调度极化码BP译码装置，包括如下模块：BP译码器，采用交叉结构调度BP译码算法对极化码的编码信息进行迭代译码，并预设最大迭代次数；运算处理模块，包括n＝log2N阶基本运算模块和(n+1)列节点，N为极化码的码长，每阶基本运算模块包括N/2个基本计算单元，每个节点包括两种类型的似然信息，分别为从右向左更新的左信息和从左向右更新的右信息；冻结判断模块，用于每次迭代结束后，均对新更新的右信息所在阶基本运算模块中的子因子图进行冻结判断，若存在一阶基本运算模块包含的子因子图全部冻结，则停止译码迭代；否则，继续进行迭代，直至达到预设的最大迭代次数。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的改进的交叉结构的调度极化码BP译码方法与原有其他调度BP译码算法相比，有效降低了译码延迟，且没有造成译码性能损失；本专利技术减少一阶计算单元，与传统译码算法相比，降低了译码的计算复杂度并加快译码收敛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例中低时延的交叉调度极化码BP译码方法的流程图；图2为本专利技术实施例中码长为8的BP译码的因子图；图3为本专利技术实施例中BP译码算法的基本计算单元；图4为本专利技术实施例中的译码方法与现有技术中调度译码方法的译码性能比较；图5为本专利技术实施例中的译码方法与现有技术中调度译码方法的译码延迟比较；图6为本专利技术实施例中低时延的交叉调度极化码BP译码装置的模块示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/n步骤S1：预设BP译码器的最大迭代次数并初始化所述BP译码器；/n步骤S2：采用交叉结构调度BP译码算法对极化码的编码信息进行迭代译码，所述极化码的参数为(N,K)，N为码长，K为信息位长度，则对应的因子图包括n＝log

【技术特征摘要】
1.一种低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤S1：预设BP译码器的最大迭代次数并初始化所述BP译码器；
步骤S2：采用交叉结构调度BP译码算法对极化码的编码信息进行迭代译码，所述极化码的参数为(N,K)，N为码长，K为信息位长度，则对应的因子图包括n＝log2N阶基本运算模块和(n+1)列节点，每阶基本运算模块包括N/2个基本计算单元，每个节点包括两种类型的似然信息，分别为从右向左更新的左信息和从左向右更新的右信息；
步骤S3：每更新一阶右信息，均对该阶基本运算模块包含的子因子图进行冻结判断，若存在一阶基本运算模块包含的子因子图全部冻结，则停止译码迭代；否则，继续进行迭代，直至达到预设的最大迭代次数。


2.根据权利要求1所述的低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，在第t次迭代中，第i行第j列节点的左信息记为其右信息记为


3.根据权利要求1所述的低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，每次迭代时，所述因子图中有n/2列节点的左信息和n/2列节点的右信息并行更新，左信息与右信息交叉更新，每次迭代需要2个时钟(clock)。


4.根据权利要求1所述的低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，第j阶基本运算模块包括2j个子因子图，相应的子因子图输入信息长度为2n-j，且该子因子图的输出信息长度与输入信息长度相等。


5.根据权利要求1所述的低时延的交叉调度极化码BP译码方法，其特征在于，当每个时钟更新完信息后，对新更新的右信息所在阶基本运算模块的节点似然信息从上到下依次进行子因子图冻结标准判断，每次迭代结束后判断是否满足存在同一阶基本运算模块包含的子因子图全部冻结，若满足则停止迭代，并输出译码结果；否则继续迭代，直至迭代至预设值的最大迭代次数。


6.根据权利要求5所述的低时延的交叉调度极化码BP译...

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