一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法技术

本发明专利技术提供了一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，对极化码进行置信度传播算法译码时，通过比特翻转，结合循环冗余校验辅助早期停止标准，能够对每次迭代译码结果进行提前判断，达到预设最大迭代次数且CRC校验失败后则转入比特翻转译码程序进行比特翻转，直至提前通过CRC校验或达到预设最大翻转次数。该方法在可灵活调节翻转位数的情况下，同时又能控制和缩小多位比特翻转尝试次数，提高极化码译码性能，降低译码复杂度。仿真结果表明，与基于信息后处理的极化码的BP算法和原始BP算法相比，有明显的性能增益。有明显的性能增益。有明显的性能增益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法


[0001]本专利技术涉及极化码的编码译码领域，具体涉及一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法。

技术介绍

[0002]2008年在国际信息论ISIT会议上，土耳其教授Erdal Arikan首次提出信道极化(Channel Polarization)的概念，将给出的信道编码方法命名为极化码(Polar Code)，极化码是一种被严格证明到达信道容量的信道编码方法，其编译码复杂度低，性能优越。当极化码码长持续增加，选择在信道容量接近于1的可靠信道上面直接传输信息可逼近信道容量。2016年在3GPP RAN187次会议的5G短码方案讨论中，确定了极化码成为了eMBB控制信道编码标准。
[0003]Arikan教授首次提出置信传播(BeliefPropagation，BP)算法，虽然BP算法采用了并行的处理方式，有较高的吞吐量，但是现有的BP算法中仍有不足之处，因此寻找一种更好的译码方案来提高译码性能尤为重要。
[0004]比特翻转方法是一种能够显著降低误码率的译码方法，通过对译码过程中的出错位置进行统计，确定翻转比特位置，在译码初始时将最易出错的信息位进行正、负无穷的替代，实现比特翻转，进而在译码过程中，降低译码错误概率。
[0005]比特翻转的译码方法最开始是在连续消除算法(Successive cancellation，SC)译码算法中被采用的，进行SC的比特翻转译码程序后，误码率有了显著降低。但是在连续译码过程中，SC的比特反转算法有着明显的译码延迟情况，在计算复杂度及译码时长的情况下表现较差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于对数似然比(log likelihoodratio，LLR)的置信度传播动态翻转译码方法，本专利技术中的译码方法，可纠正由信道噪声引起的错误比特。
[0007]本专利技术提供一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，包括以下步骤：
[0008]步骤A：对经过置信度传播每一次迭代的译码结果采用CRC(循环冗余校验辅助，CRC Aided)校验；若所述CRC校验通过，则执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤C；
[0009]步骤B：输出译码结果，译码结束；
[0010]步骤C：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第一个位置，然后进行一位比特翻转译码，对所述比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤D；
[0011]步骤D：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对
值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第二个位置，然后进行两位比特翻转译码，对两位比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤E；
[0012]步骤E：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第三个位置，然后进行三位比特翻转译码，对三位比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，则译码结束。
[0013]进一步的，
[0014]在步骤C中：所述一位比特翻转译码后，对译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，筛选出LLR绝对值最小的比特位置作为步骤D中的所述最小LLR绝对值比特位置；
[0015]在步骤D中：首先判断所述最小LLR绝对值的比特位置是否相等；若相等，则将最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第二个位置，再进行两位比特翻转译码；若不相等，则将互不相等的最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第二个位置，再进行两位比特翻转译码。
[0016]进一步的，
[0017]在步骤D中：所述两位比特翻转译码后，对译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置作为步骤E中的所述最小LLR绝对值比特位置；
[0018]在步骤E中：首先判断所述最小LLR绝对值的比特位置是否相等；若相等，则将最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第三个位置，再进行三位比特翻转译码；若不相等，则将互不相等的最小LLR绝对值的比特位置分别放置于动态翻转矩阵的第三个位置，再进行三位比特翻转译码。
[0019]进一步的，
[0020]在步骤A中：所述比特信息经过极化码(Polar Code)编码处理，所述极化码编码包括：
[0021]信道极化(Channel Polarization)过程包括信道分裂(Channel Splitting)和信道合并(Channel Combining)，经对信道W的N个独立间隙上进行信道极化后，通过计算巴氏参数(Bhattacharyya参数)、密度进化或高斯近似等方式可以得到极化信道的传输错误率P(A
i
)，其中，A
i
表示序号为i的极化信道所承载的比特经过传输后接收发生错误，P(A
i
)越小则该信道越稳定，即越可靠。根据可靠程度在信道极化后的N个信道中选取K个最可靠的信道传输信息比特序列，一般为1，其余N
‑
K个信道传输接收端已知的固定比特位，一般为0。信息比特序列与固定比特序列根据位置信息混合后得到的向量为编码器输入向量。由上述比特序列混合后得到的向量与核心生成矩阵的n次克罗内克积相乘得到编码序列其中作为生成矩阵，乘式如下：
[0022][0023]其中n＝log2N，表示n次克罗内克(Kronecker)幂。
[0024]通过比特反序序列将编码得到的序列经过重新排列得到反序后的编码序列用π(i)表示反序函数，则有x
i
＝v
π(i)
。反序函数π(i)可表示为：序号i用二进制表示为(b1,b2,...,b
n
)，即则此时π(i)可用二进制表示为(b
n
,b
n
‑1,...,b1)。将反序重排表示为一维矩阵B，则故反序后的编码序列可表示为
[0025][0026]在此过程中，在原始编码序列中添加CRC校验比特；
[0027]进一步的，
[0028]在步骤C中：对译码结果序列根据节点LLR绝对值进行升序排序，当绝对值大小相等时，则根据极化信道的传输错误率进行降序排序，选取错误率最高的位置，最终将LLR绝对值和极化信道的传输错误率相结合得到排序位置序列。
[0029]进一步的，
[0030]所述步骤C中，所述一位比特翻转译码的翻转位数ω为1，步骤C中具体包括：
[0031]步骤a：进入ω＝1的一位翻转程序，从动态翻转矩阵的第一行开始，对第一行的ω个位置的初始信息进行+∞和
‑
∞的替换，其中+∞和
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：对经过置信度传播每一次迭代的译码结果采用CRC校验；若所述CRC校验通过，则执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤C；步骤B：输出译码结果，译码结束；步骤C：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第一个位置，然后进行一位比特翻转译码，对所述比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤D；步骤D：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第二个位置，然后进行两位比特翻转译码，对两位比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，执行步骤E；步骤E：将所述译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置放置于翻转矩阵的第三个位置，然后进行三位比特翻转译码，对三位比特翻转译码结果进行CRC校验；若所述CRC校验通过，执行步骤B；若所述CRC校验不通过，则译码结束。2.根据权利要求1所述的一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，其特征在于：在步骤C中：所述一位比特翻转译码后，对译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，筛选出LLR绝对值最小的比特位置作为步骤D中的所述最小LLR绝对值比特位置；在步骤D中：首先判断所述最小LLR绝对值的比特位置是否相等；若相等，则将最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第二个位置，再进行两位比特翻转译码；若不相等，则将互不相等的最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第二个位置，再进行两位比特翻转译码。3.根据权利要求2所述的一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，其特征在于：在步骤D中：所述两位比特翻转译码后，对译码结果序列根据节点LLR绝对值排序，将排序后序列中的LLR绝对值最小的比特的位置作为步骤E中的所述最小LLR绝对值比特位置；在步骤E中：首先判断所述最小LLR绝对值的比特位置是否相等；若相等，则将最小LLR绝对值的比特位置放置于动态翻转矩阵的第三个位置，再进行三位比特翻转译码；若不相等，则将互不相等的最小LLR绝对值的比特位置分别放置于动态翻转矩阵的第三个位置，再进行三位比特翻转译码。4.根据权利要求3所述的一种基于对数似然比的置信度传播动态翻转译码方法，其特征在于：在步骤A中：所述比特信息经过极化码编码处理，所述极化码编码包括：信道极化过程包括信道分裂和信道合并，经对信道W的N个独立间隙上进行信道极化后，通过计算巴氏参数、密度进化或高斯近似可以得到极化信道的传输错误率P(A
i
)，其中，A
i
表示序号为i的极化信道所承载的比特经过传输后接收发生错误，P(A
i
)越小则该
信道越稳定，即越可靠；根据可靠程度在信道极化后的N个信道中选取...

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