一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统，能够在降低极化码译码的运算复杂度的同时提高译码的BLER性能。本发明专利技术中提出的自适应有序移动剪枝列表译码方法及系统，充分考虑了中高信噪比条件下列表译码方法的特点，通过设置判断条件，将有序移动剪枝列表译码方法和现有的极化码译码方法相结合，达到了在降低译码运算复杂度的同时提升BLER性能的效果。本发明专利技术提供的自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法可应用于通信系统中，构成基于ADOSPL的通信系统，满足对通信系统具备更低能量消耗和更小译码延时的需求，同时具备较高的精确度。时具备较高的精确度。时具备较高的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统


[0001]本专利技术涉及信道编码
，特别是涉及一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统。

技术介绍

[0002]极化码是第一种被理论证明可达香农容量的信道编码方法。2015年极化码方案被选择为5G标准中控制信道的信道编码方案。极化码传统的串行抵消(Successive Cancellation，SC)译码方法具有较低的运算复杂度。随着码长N的增加，SC译码方法可以达到香农容量。但受限于SC译码方法的错误传播现象，SC译码方法的误块率(Block Error Rate，BLER)性能在中短码长条件下远逊于当前具有稀疏校验矩阵的分组纠错码(LDPC)的性能。
[0003]为了提高SC译码方法的BLER性能，有学者提出了串行抵消列表(Successive Cancellation List，SCL)译码方法和有循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)支持的串行抵消列表(CRC-Aided Successive Cancellation List，CA-SCL)译码方法。SCL译码方法通过采用多条候选路径取代原SC译码方法的单一候选路径，进而SCL译码方法有效提升SC译码方法的BLER性能。CA-SCL译码方法在SCL译码方法的基础上采用CRC去筛选候选路径列表中的路径。进而，CA-SCL译码方法有更大概率找到正确路径而具有比SCL译码方法更好的BLER性能。尽管这两种方法有效提高了原SC译码方法的BLER性能，但其运算复杂度为SC译码方法的L倍，其中L是搜索路径的数目。
[0004]因此，亟需一种能够在低运算复杂度下提高译码精度的极化码译码方法，从而能同时满足实际通信系统对能量消耗和译码延时的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统，能够在低运算复杂度下提高译码精确度，满足通信系统对能量消耗和译码延时的要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，所述方法包括：
[0008]接收由若干个比特信道传输的解调后的接收序列，第i个所述比特信道传输所述接收序列中的第i个比特；
[0009]初始化自适应搜索宽度；
[0010]判断所述自适应搜索宽度是否小于预设最大自适应搜索宽度，得到第一判断结果；
[0011]当所述第一判断结果为是时，按照当前自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列进行译码，得到待极化码编码的比特序列的估计序列；所述待极化码编码的比特序列为初始发送的信息比特序列末端附加循环冗余校验比特后的序列；
[0012]判断所述待极化码编码的比特序列的估计序列是否通过循环冗余校验，当通过
时，选取所述待极化码编码的比特序列的估计序列的前K个元素作为信息比特序列的估计序列，完成译码；否则，更新所述自适应搜索宽度为2倍当前自适应搜索宽度并返回“判断所述自适应搜索宽度是否小于预设最大自适应搜索宽度，得到第一判断结果”的步骤；其中，K为发送端发送的信息比特序列长度；
[0013]当所述第一判断结果为否时，按照所述预设最大自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列执行有序移动剪枝列表译码方法，得到待极化码编码的比特序列的估计序列，并选取所述待极化码编码的比特序列的估计序列的前K个元素作为信息比特序列的估计序列，完成译码；其中，K为发送端发送的信息比特序列长度。
[0014]其中，当所述第一判断结果为是时，按照当前自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列进行译码，可具体选择串行抵消列表译码方法对所述解调后的接收序列进行译码。
[0015]可选的，所述选择串行抵消列表译码方法对所述解调后的接收序列进行译码，具体包括：
[0016]将所述解调后的接收序列中非冻结比特的索引值组成非冻结比特索引序列；
[0017]对所述解调后的接收序列按照当前自适应搜索宽度执行串行抵消列表译码方法，得到若干条候选路径序列及所述候选路径序列对应的路径度量值；
[0018]根据所述非冻结比特索引序列，从所述候选路径序列中选取若干条待测试估计序列，并保留各条所述待测试估计序列的路径度量值；
[0019]对各条待测试估计序列进行循环冗余校验，判断是否存在通过循环冗余校验的待测试估计序列；
[0020]当存在通过循环冗余校验的待测试估计序列时，选择所有通过循环冗余校验的待测试估计序列中路径度量值最小的待测试估计序列作为待极化码编码的比特序列的估计序列；否则将所有待测试估计序列中路径度量值最小的待测试估计序列作为待极化码编码的比特序列的估计序列。
[0021]具体的，所述候选路径序列对应的路径度量值计算公式为：
[0022][0023][0024][0025]其中，表示第l条候选路径序列在第i比特对应的度量值，表示第l条候选路径序列在第i-1比特对应的度量值，表示第l条候选路径序列在第i比特时的对数似然比值，N为候选路径序列总长度；为第l条候选路径第i比特的值；的
计算公式为：
[0026][0027][0028]其中，且g(a,b,c)＝(-1)
c
a+b，Yi表示解调后的接收序列中的第i个比特，为待极化码编码的比特序列经过极化编码后的比特序列中的第i个元素Xi的估计值，表示长度为N的候选路径序列，表示序列中偶数项，表示序列中奇数项；为未经过解调的接收序列。所述未经过解调的接收序列经过解调后得到解调后的接收序列Y。其中y
i
表示未经过解调的接收序列的第i个元素的值。
[0029]的计算方法为：
[0030][0031][0032]其中，表示非冻结比特索引序列，表示冻结比特索引组成的序列。
[0033]而在按照所述预设最大自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列执行有序移动剪枝列表译码方法之前，还包括生成有序临界集的步骤：
[0034]根据高斯近似构造方法计算每个所述比特信道的对数似然比值的均值，组成均值序列；
[0035]将所述接收序列中非冻结比特的索引值组成非冻结比特索引序列，按照预定规则选取所述非冻结比特索引序列的部分元素作为临界集；所述非冻结比特包含信息比特与循环冗余校验比特；
[0036]根据所述均值序列对所述临界集中的元素进行排序，使所述临界集中的元素按照对应对数似然比值由小到大的顺序排列，得到有序临界集。
[0037]可选的，所述根据高斯近似构造方法计算每个所述比特信道的对数似然比值的均值，采用的公式为：
[0038][0039][0040][0041]其中表示第i个比特信道的对数似然比值均值，N为所述解调后的接收序列的长度，K为发送端发送的信息比特序列长度，K
crc
为发送端设定的循环冗余校验比特的长度。
[0042]可选的，所述按照所述预设最大自适应搜索宽度执行有序移动剪枝列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，其特征在于，所述方法包括：接收由若干个比特信道传输的解调后的接收序列，第i个所述比特信道传输所述接收序列中的第i个比特；初始化自适应搜索宽度；判断所述自适应搜索宽度是否小于预设最大自适应搜索宽度，得到第一判断结果；当所述第一判断结果为是时，按照当前自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列进行译码，得到待极化码编码的比特序列的估计序列；所述待极化码编码的比特序列为初始发送的信息比特序列末端附加循环冗余校验比特后的序列；判断所述待极化码编码的比特序列的估计序列是否通过循环冗余校验，当通过时，选取所述待极化码编码的比特序列的估计序列的前K个元素作为信息比特序列的估计序列，完成译码；否则，更新所述自适应搜索宽度为2倍当前自适应搜索宽度并返回“判断所述自适应搜索宽度是否小于预设最大自适应搜索宽度，得到第一判断结果”的步骤；其中，K为发送端发送的信息比特序列长度；当所述第一判断结果为否时，按照所述预设最大自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列执行有序移动剪枝列表译码方法，得到待极化码编码的比特序列的估计序列，并选取所述待极化码编码的比特序列的估计序列的前K个元素作为信息比特序列的估计序列，完成译码；其中，K为发送端发送的信息比特序列长度。2.根据权利要求1所述的一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，其特征在于，当所述第一判断结果为是时，按照当前自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列进行译码，具体选择串行抵消列表译码方法对所述解调后的接收序列进行译码，具体包括：将所述解调后的接收序列中非冻结比特的索引值组成非冻结比特索引序列；对所述解调后的接收序列按照当前自适应搜索宽度执行串行抵消列表译码方法，得到若干条候选路径序列及所述候选路径序列对应的路径度量值；根据所述非冻结比特索引序列，从所述候选路径序列中选取若干条待测试估计序列，并保留各条所述待测试估计序列的路径度量值；对各条待测试估计序列进行循环冗余校验，判断是否存在通过循环冗余校验的待测试估计序列；当存在通过循环冗余校验的待测试估计序列时，选择所有通过循环冗余校验的待测试估计序列中路径度量值最小的待测试估计序列作为待极化码编码的比特序列的估计序列；否则将所有待测试估计序列中路径度量值最小的待测试估计序列作为待极化码编码的比特序列的估计序列。3.根据权利要求2所述的一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，其特征在于，所述候选路径序列对应的路径度量值计算公式为：
其中，表示第l条候选路径序列在第i比特对应的度量值，表示第l条候选路径序列在第i比特时的对数似然比值，N为候选路径序列总长度；为第l条候选路径第i比特的值；的计算公式为：的计算公式为：其中，且g(a，b，c)＝(-1)
c
a+b，Yi表示解调后的接收序列中的第i个比特，为待极化码编码的比特序列经过极化编码后的比特序列中的第i个元素Xi的估计值，表示长度为N的候选路径序列，表示序列中偶数项，表示序列中奇数项，为未经过解调的接收序列，y
i
表示未经过解调的接收序列的第i个元素的值；的计算方法为：的计算方法为：其中，表示非冻结比特索引序列，表示冻结比特索引组成的序列。4.根据权利要求1所述的一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，其特征在于，在按照所述预设最大自适应搜索宽度对所述解调后的接收序列执行有序移动剪枝列表译码方法之前，还包括生成有序临界集的步骤：根据高斯近似构造方法计算每个所述比特信道的对数似然比值的均值，组成均值序列；采用的公式为：列；采用的公式为：
其中其中表示第i个比特信道的对数似然比值均值，N为所述解调后的接收序列的长度，K为发送端发送的信息比特序列长度，K
crc
为发送端设定的循环冗余校验比特的长度；将所述接收序列中非冻结比特的索引值组成非冻结比特索引序列，按照预定规则选取所述非冻结比特索引序列的部分元素作为临界集；所述非冻结比特包含信息比特与循环冗余校验比特；根据所述均值序列对所述临界集中的元素进行排序，使所述临界集中的元素按照对应对数似然比值由小到大的顺序排列，得到有序临界集。5.根据权利要求4所述的一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法，其特征在于，所述按照所述预设最大自适应搜索宽度执行有序移动剪枝列表译码方法具体为：初始化迭代变量t为零；判断所述迭代变量t是否小于或等于有序临界集的元素数目，得到第二判断结果；当所述第二判断结果为是时，进一步判断所述迭代变量t是否为零，得到第三判断结果；当第三判断结果为是时，对所述解调后的接收序列按照预设最大搜索宽度执行串行抵消列表译码方法，对每个非冻结比特进行估计时都选取具有最小路径度量值的若干条候选路径序列，并保留每条候选路径序列对应的路径度量值；当第三判断结果为否时，对所述解调后的接收序列按照预设最大搜索宽度执行串行抵消列表译码方法，对所述有序临界集中第t个元素对应的非冻结比特进行估计时，保留具有最大路径度量值的若干条候选路径序列，对除所述有序临界集中第t个元素对应的非冻结比特之外的每个非冻结比特进行估计时都选取具有最小路径度量值的若干条候选路径序列，最终得到若干条候选路径序列以及每条候选路径序列对应的路径度量值；根据所述非冻结比特索引序列从所述候选路径序列中选取若干条待测试估计序列及其路径度量值；判断是否存在通过循环冗...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹航，吕岩松，杨占昕，吕锐，
申请(专利权)人：北京壹思达惟信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：