一种缩小翻转集的极化码BP译码方法技术

本发明专利技术属于移动通信技术领域，涉及一种缩小翻转集的极化码BP译码方法，包括：利用因子图左侧连续S个对数似然比值来计算方差；根据数据的方差显示该数据的稳定性确定不可靠点，由此来构建粗翻转集；然后在粗翻转集中计算接收比特的对数似然比值和相对应的期望值；利用对数似然比值计算所接收到的比特的误比特率；通过比较译码前和译码后的误比特率的大小，构建精翻转集，由此缩小了易错比特的范围，且更加准确的构建了翻转集，再由置信传播译码算法渐进翻转。本发明专利技术达到了提升译码性能、降低计算复杂度、减少译码时延和降低功耗的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种缩小翻转集的极化码BP译码方法
本专利技术涉及移动通信
，具体涉及一种缩小翻转集的极化码BP译码方法。
技术介绍
由E.Arikan提出的极化码是世界上第一种能够被严格证明香农限可达的编码方案。极化码的设计核心理念便是对信道进行极化处理，在这个过程中使得一部分信道的容量趋近于1，而另一部分的信道容量趋近于0。同时，E.Arikan还提出了两种针对于极化码的译码算法，分别是连续消除(SuccessiveCancellation,SC)译码算法和置信传播(BeliefPropagation,BP)译码算法。SC译码算法及其衍生的算法，如列表连续消除(successivecancellationList,SCL)译码方法和连续消除翻转(successivecancellationflip,SCF)译码算法已变成大多数人的关注点，同时，串联的循环冗余校验码译码算法(CA-SCL)已成为5G极化码的基准译码算法。与之相反的是置信传播译码算法(BPList,BPL)，与串行SC译码算法相比，BP译码通过并行迭代计算，在高吞吐量的应用场景中具有更大的优势。然而，BP译码算法的性能不如SCL译码，于是出现了置信传播列表(BPL)译码算法，与SCL类似，根据因子图生成一个大小为L的列表，并根据欧几里得距离选择最佳译码组合。此外，还有一种提高BP译码性能的方法便是比特翻转，通过利用译码过程中所产生的对数似然比，有针对性的选择错误概率更大的部分比特进行翻转，由此来达到提升译码性能的目的，然而这种算法会因为翻转集的不准确而导致译码性能的提升有限。(通过比特翻转提高BP译码性能的过程中，因为翻转集的不准确而导致译码性能的提升有限)
技术实现思路
为了解决上述现有译码方法迭代次数多、吞吐量低、时延大、不利于工程实现的问题，本专利技术提供一种针对5G控制信道和广播信道的极化码BP译码方法。一种缩小翻转集的极化码BP译码方法,包括以下步骤：S1、进行普通BP译码，译码器接收来自信道的对数似然比值，将所有非冻结比特的先验LLR设置为0；S2、迭代译码过程达到最大迭代次数M时停止迭代，得到译码结果ui，记录迭代结束前S次的左信息值，并计算其平均值AVE_S以及方差VAE_S；S3、对译码结果ui做CRC校验，若未通过CRC校验，则选取方差VAE_S最大的T个值构建粗翻转集FS；S4、针对粗翻转集FS的T个比特，进行误码率计算，得到经高斯信道后得到的误比特率估计值PE和经过BP译码后的信息比特的误码率PBP，再比较PE与PBP的大小，若PE(i)＜PBP(i)，则将经过BP译码后的ui纳入精翻转集中，最终得到精翻转集FS'；S5、对精翻转集FS'做单比特翻转译码，单比特翻转译码完成后，对其进行普通BP译码的M次迭代过程，得到译码结果，对译码结果做CRC校验，若CRC校验未通过，则重复进行单比特翻转译码操作，直至CRC校验通过或者比特翻转数目达到了精翻转集的大小，输出译码结果；如果最终比特翻转数目达到了精翻转集的大小且CRC均未通过，则执行步骤S6；S6、进行多比特翻转，将精翻转集FS'中的比特以ω个组合形成新的翻转集FS”，初始ω＝1，ω按顺序依次递增，即ω＝ω+1，将翻转集FS”以ω比特为单位进行多比特翻转，多比特翻转后，再进行普通BP译码的M次迭代，得到译码结果，然后对译码结果做CRC校验，直到CRC校验通过或者ω＞T'，输出译码结果；若CRC校验未通过，则继续执行多比特翻转过程，直到CRC校验通过或者翻转次数达到了精翻转集FS”的大小；若翻转次数达到了精翻转集FS”的大小且CRC校验未通过，则令ω＝ω+1，重新执行步骤S6过程。进一步的，在一种优选实施方式中，经高斯信道后得到的误比特率估计值PE计算公式如下：其中，erfc(·)表示互补误差函数，用于误比特率的求解；表示第i个比特所对应对数似然比值LLR的期望，N表示码长，Y表示接收信号，表示理想译码结果，表示实际译码结果。在一种优选实施方式中，经过BP译码后的信息比特的实际误码率PBP计算公式如下：其中，是S个LLR迭代信息的平均值，PBP是经过BP译码后的实际误比特率，表示译码结果，表示实际译码结果，Y表示接收信号，i表示第i个比特。在一种优选实施方式中，精翻转集的表达式为FS'＝{i∈A|PBP(i)>PE(i)}，大小为T'，精翻转集以误码率差值的降序排列，A表示子信道的索引，PBP(i)表示经过BP译码后的信息比特的误码率，PE(i)表示经高斯信道后的误比特率估计值。有益效果：本专利技术利用对数似然比值计算所接收到的比特的方差和误比特率来构建翻转集，由此缩小了易错比特的范围，且更加准确的构建了翻转集，再由置信传播译码算法渐进翻转，达到了提升译码性能、降低计算复杂度、减少译码时延和降低功耗的效果。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是本实施例提供的一种比特翻转BP译码处理流程图；图2是当N＝8时的BP译码因子图；图3是本实施例提供的一种缩小翻转集的极化码BP译码方法流程图。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。本实施例提供一种缩小翻转集的极化码BP译码方法，主要涉及在5G控制信道和广播信道中加快译码速率，达到5G实时性要求。如图1-3所示，在一种优选实施方式中，包括但不限于如下步骤：在开始迭代之前，信道信息从最右边的节点输入，冻结为信息从最左边的节点输入。在接收端，通过下式对每一个接收的先验信息计算其对数似然比(LoglikelihoodRatio，LLR)值：其中，y表示接收信号，σ2表示噪声方差，x表示编码后的码字，p(·)表示先验概率。S1、预设BP译码器的最大迭代次数M并初始化，进行普通BP译码，接收来自信道的对数似然比值，将所有非冻结比特的先验LLR设置为0。具体的，在译码过程中，从左向右传递的信息和从右向左传递的信息在相邻的节点中传递和更新。信息首先从最右边的节点传递到最左边的节点，根据下式从右向左依次更新每一列的左信息，再从最左边的节点反方向更新传递到最右边，这样完成一次迭代。迭代过程中的更新公式为：Li,j＝g(Li+1,2j-1,Li+1,2j+Ri,j+N/2)Li,j+N/2＝g(Ri,j,Li+1,2j-1)+Li+1,2jRi+1,2j-1＝g(Ri,j,Li+1,2j+Ri,j+N/2)Ri+1,2j＝g(Ri,j,Li+1,2j-1)+Ri,j+N/2式中，其中s、t∈R，i表示行，j表示列，N表示码长。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缩小翻转集的极化码BP译码方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、进行普通BP译码，译码器接收来自信道的对数似然比值，将所有非冻结比特的先验LLR设置为0；/nS2、迭代译码过程达到最大迭代次数M时停止迭代，得到译码结果u

【技术特征摘要】
1.一种缩小翻转集的极化码BP译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、进行普通BP译码，译码器接收来自信道的对数似然比值，将所有非冻结比特的先验LLR设置为0；
S2、迭代译码过程达到最大迭代次数M时停止迭代，得到译码结果ui，记录迭代结束前S次的左信息值，并计算其平均值AVE_S以及方差VAE_S；
S3、对译码结果ui做CRC校验，若未通过CRC校验，则选取方差VAE_S最大的T个值构建粗翻转集FS；
S4、针对粗翻转集FS的T个比特，进行误码率计算，得到经高斯信道后得到的误比特率估计值PE和经过BP译码后的信息比特的误码率PBP，再比较PE与PBP的大小，若PE(i)＜PBP(i)，则将经过BP译码后的ui纳入精翻转集中，最终得到精翻转集FS'；
S5、对精翻转集FS'做单比特翻转译码，单比特翻转译码完成后，对其进行普通BP译码的M次迭代过程，得到译码结果，对译码结果做CRC校验，若CRC校验未通过，则重复进行单比特翻转译码操作，直至CRC校验通过或者比特翻转数目达到了精翻转集的大小，输出译码结果；如果最终比特翻转数目达到了精翻转集的大小且CRC均未通过，则执行步骤S6；
S6、进行多比特翻转，将精翻转集FS'中的比特以ω个组合形成新的翻转集FS”，初始ω＝1，ω按顺序依次递增，即ω＝ω+1，将翻转集FS”以ω比特为单位进行多比特翻转，多比特翻转后，再进行普通BP译码的M次迭代，得到译码结果，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华华，秦红，徐勇军，陈发堂，杨黎明，王丹，李贵勇，吕京昭，方泽圣，李思远，陈博，黄俊霖，李延山，梁泽乾，石丹，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50