一种基于极化码的自同步译码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于极化码的自同步译码方法，将对数似然比绝对值之和与收敛准则相结合进行正确同步位置的判断，无需借助同步序列，在保障通信系统误帧率的前提下，减少了信道资源开销，提高了信息传输效率，实现边同步边译码，减少了通信系统的整体时延；自同步译码方法采用多阶段译码方式，也有效降低了计算复杂度与同步时延。复杂度与同步时延。复杂度与同步时延。

【技术实现步骤摘要】
一种基于极化码的自同步译码方法


[0001]本专利技术涉及同步检测
，尤其是一种基于极化码的自同步译码方法。

技术介绍

[0002]同步对于通信系统至关重要，收发双方只有在完成载波频率与相位同步、码元同步和帧同步后，才能进行正常通信。为实现同步，大部分通信系统选择在发送信号中插入一段收发双方已知的同步序列，接收端接收到信号后，利用同步序列通过相应的同步算法得到正确同步位置。然而，额外增加的同步序列需要占用宝贵的信道资源，会降低信息的传输效率，与此同时，同步算法也会增加通信系统的计算复杂度，因此研究一种无需借助同步序列的自同步方法具有重要意义。
[0003]极化码是一种被理论证明可达到香农容量的信道编码方案，性能优异，已经入选第五代移动通信（5G）增强移动宽带场景下控制信道的编码方案。极化码的译码算法对极化码在实际应用时的纠错能力有极大影响，其中极化码的置信传播（Belief Propagation，BP）译码算法具有高吞吐率和低译码时延的优势，并且其并行译码的特性便于硬件架构的实现。

技术实现思路

[0004]针对现有同步方式存在的弊端，本专利技术提供了一种基于极化码的自同步译码方法，实现边同步边译码，有效提升通信传输效率，节约通信成本，减少通信系统整体时延。
[0005]本专利技术保护一种基于极化码的自同步译码方法，包括以下步骤：步骤S1，发送端对信息比特进行极化码编码，经调制后发送；步骤S2，接收端接收信号，添加同步校正，并经解调后得到个候选序列，其中同步校正包含载波频率校正、载波相位校正、码元同步校正、帧同步校正中的一种或多种的组合；步骤S3，接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行阶段译码中的前阶段译码，并限定每个阶段候选序列的个数，即第阶段从中选出个序列，作为下一阶段的候选序列，直至阶段译码结束，得到第阶段的个候选序列，其中，；步骤S4，接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行阶段译码中的第阶段译码，从个候选序列中筛选出正确序列，并返回其对应的译码结果与同步位置信息，正确序列的判断准则为以下两种判断准则中的一种或两种的结合：
⑴
计算每个序列中信息位的对数似然比绝对值之和，并记为第个序列在第次迭代后的度量值，其中，，为第阶段的迭代次数，通过排序选
择最大的序列作为正确序列，并返回其对应的译码结果与同步位置信息；
⑵
通过译码得到的每个比特对数似然比判断个序列是否收敛，若得到的收敛序列唯一，则该序列为正确序列，并返回其对应的最终译码结果与同步位置信息。
[0006]进一步的，第阶段从个候选序列中选出个序列的选择方式为：针对个候选序列，计算每个序列中信息位的对数似然比绝对值之和，并记为第个序列在第次迭代后的度量值，其中，，为第阶段的迭代次数，通过排序选择排序靠前的个序列，作为下一阶段的候选序列。
[0007]进一步的，判断第个序列是否收敛的标准为，判断该序列在第阶段译码中次迭代与次迭代中信息位的度量值是否发生改变，即计算是否为0，若则表示该序列收敛，若则表示该序列不收敛。
[0008]进一步的，当判断个序列是否收敛，得到的多个收敛序列时，在多个收敛序列中选择度量值最大的序列作为正确序列。
[0009]进一步的，当判断个序列是否收敛，没有得到收敛序列时，在个序列中选择度量值最大的序列作为正确序列。
[0010]本专利技术还保护一种基于极化码的自同步译码系统，包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端和所述接收端执行上述基于极化码的自同步译码方法。
[0011]本专利技术有益效果：无需借助同步序列，在保障通信系统误帧率的前提下，减少了信道资源开销，提高了信息传输效率，实现边同步边译码，减少了通信系统的整体时延；自同步译码方法采用多阶段译码方式，也有效降低了计算复杂度与同步时延。
附图说明
[0012]图1为从发送端到接收端自同步译码方法的流程图；图2为两阶段BP译码自同步方法的流程图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0014]实施例1本实例以两阶段译码为例，阐述本专利技术公开的基于极化码的自同步译码流程，如图1、图2所示，包括以下步骤：
一、发送端对信息比特进行极化码编码，经调制后发送。
[0015]其中，信息比特长度，极化码编码后的码长；编码结束后，采用二进制相移键控调制对编码码字进行调制，得到调制符号序列后进行发送。
[0016]应当理解的是，根据实际需要，也可选择其他码长码率的极化码和其他的调制方式，并且如何极化码编码以及如何调制属于本领域现有技术，并不是本专利技术讨论的核心内容，因此不作过多赘述。
[0017]二、接收端接收信号，添加帧同步校正，并经解调后得到个候选序列。
[0018]本领域公知，通信系统处于不同的信道条件，接收端需要添加不同的同步校正，得到的候选序列个数也将根据码长、添加同步校正的种类等信息而有所改变。由于本实施例中，信息比特极化码编码后的码长为，为不失一般性，选取1024个候选序列（即），以保证正确的帧同步位置一定包含在候选序列当中。
[0019]三、接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行两阶段译码中的第一阶段译码，获得个候选序列。
[0020]首先需要限定第一阶段和第二阶段的候选序列个数、分别为1024、256，第一阶段和第二阶段的迭代次数、分别为8、15，即两阶段译码结束后，得到256个候选序列。
[0021]每个阶段均采用BP译码，将冻结比特位的初始对数似然比设置为无穷大，则其在迭代中的变化量可忽略不计，因此在计算对数似然比绝对值之和时只考虑信息比特位。
[0022]第一阶段译码，从1024个候选序列中筛选256个候选序列，此处可以采用传统候选序列筛选方法，也可以采用以下选择方法：针对1024个候选序列，计算每个序列中信息位的度量值，其中表示次迭代后的第个比特的对数似然比，，，A表示信息比特的集合，通过排序选择排序靠前的256个候选序列，即得第二阶段的候选序列。
[0023]四、接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行两阶段译码中的第二阶段译码，从256个候选序列中筛选出正确序列。
[0024]本实施例给出以下两种筛选方法。
[0025]1、单纯通过判断准则
⑴
进行筛选：针对256个候选序列，计算每个序列中信息位的度量值，其中表示次迭代后第个比特的对数似然比，，，A表示信息比特的集合，通过排序选择最大的序列作为正确序列，并返回其对应的译码结果与同步位置信息。
[0026]2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极化码的自同步译码方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，发送端对信息比特进行极化码编码，经调制后发送；步骤S2，接收端接收信号，添加同步校正，并经解调后得到个候选序列，其中同步校正包含载波频率校正、载波相位校正、码元同步校正、帧同步校正中的一种或多种的组合；步骤S3，接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行阶段译码中的前阶段译码，并限定每个阶段候选序列的个数，即第阶段从中选出个序列，作为下一阶段的候选序列，直至阶段译码结束，得到第阶段的个候选序列，其中，；步骤S4，接收端利用基于置信传播的自同步译码方法对候选序列进行阶段译码中的第阶段译码，从个候选序列中筛选出正确序列，并返回其对应的译码结果与同步位置信息，正确序列的判断准则为以下两种判断准则中的一种或两种的结合：
⑴
计算每个序列中信息位的对数似然比绝对值之和，并记为第个序列在第次迭代后的度量值，其中，，为第阶段的迭代次数，通过排序选择最大的序列作为正确序列，并返回其对应的译码结果与同步位置信息；
⑵
通过译码得到的每个比特对数似然比判断个序列是否收敛，若得到的收敛序列唯一，则该序列为正确序列，并返回其对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张靖，黄子轩，周家喜，赵靓，何家皓，徐思远，曹山，郭伟，李湘豪，刘振语，戴世纪，
申请(专利权)人：天地信息网络研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：