PAC码路径分裂关键集构造方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开PAC码路径分裂关键集构造方法，通过列表译码获取RM构造或RM泛化构造的信息集的部分重量谱，保存源字序列、码字序列及码字序列的码重；获取最小和第二小行重的索引集，根据行重选择最小和第二小行重关键集；确定关键集列表搜索度量，初始化关键集列表和路径分裂关键集列表；根据最小行重关键集对关键集列表进行路径分裂和剪枝，每次循环将关键集列表中搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；根据第二小行重关键集进行路径分裂和剪枝，每次循环将搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；从路径分裂关键集列表中依次提取路径分裂关键集。本发明专利技术在不损失块误码率的基础上显著减小各译码算法的排序数，减少译码时延。减少译码时延。减少译码时延。

【技术实现步骤摘要】
PAC码路径分裂关键集构造方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及5G移动通信及信道编码
，特别涉及一种PAC码路径分裂关键集构造方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]2012年起，第五代移动通信(5G)系统逐渐成为移动通信领域的主要研究热点。大量学者及工程人员都致力于追求香农容量限，以此提高信道编码的误码性能。尽管LDPC码及Turbo码的性能距离香农容量限已经非常小，但是始终没有达到容量限。极化码是首个理论上可严格证明在二进制输入对称离散无记忆信道(BI
‑
BDC)下可达容量限的信道编码方案。极化码使用串行抵消(SC)译码算法在码长趋于无穷大时便可达到容量限，但在中短码长时，由于信道极化不充分，导致误码性能损失严重。尽管研究人员提出了串行抵消列表(SCL)译码来解决信道极化不充分，但是依然没有接近离散界。为了能获得更优异的块误码率(BLER)性能，Arikan在极化变换之前使用一对一的卷积变换作为预编码步骤，并将级联后的码称为极化调整卷积(Polarization
‑
Adjusted Convolutional,PAC)码。
[0003]PAC码能解决极化码在实际码长下信道极化发生缓慢、信道容量损失严重等问题，因而在选择合适的构造和译码算法后能实现接近离散界的性能。Arikan在提出PAC码理论时使用的是序列译码，但是序列译码的缺点是复杂度可变，因而急需一种固定复杂度的译码算法使PAC码实现接近离散界的性能。之后研究人员借助极化码的SCL译码算法提出了PAC码的列表(或SCL)译码算法，SCL译码算法能实现接近离散界的性能，但是需要进行大量的排序操作，排序复杂度高。为了能减少排序操作的数量和降低排序复杂度，研究人员提出了剪枝串行抵消列表(Pruned SCL)译码算法和改进剪枝串行抵消列表(PSCL)译码算法来减少排序操作的数量和降低排序复杂度。虽然Pruned SCL译码算法和PSCL译码算法能极大地减少排序操作的数量，但是其并不是固定复杂度的译码算法，其排序操作的数量随着信噪比的增大而降低。因此减少SCL译码算法、Pruned SCL译码算法和PSCL译码算法等相关译码算法的排序操作的数量是当前译码算法的研究热点。除此之外，减少堆栈译码算法的计算复杂度面临着类似的问题。
[0004]因此在不改变BLER性能的情况下，降低PAC码相关译码算法排序操作数量和计算复杂度是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：在不改变BLER性能的情况下，降低PAC码相关译码算法排序操作数量和计算复杂度。为了解决该技术问题，本专利技术采取的技术方案是：提供了一种PAC码路径分裂关键集构造方法、装置、设备及存储介质。
[0006]根据本专利技术的第一方面，一种PAC码路径分裂关键集构造方法，包括以下步骤：
[0007]S1、通过PAC码列表译码算法获取RM构造或RM泛化构造得到的信息集的部分重量谱，并保存L个源字序列、L个码字序列及L个码字序列的码重；
[0008]S2、由RM构造或RM泛化构造得到的信息集获取信息集中最小行重的索引集和第二小行重的索引集，根据信息集和冻结集的行重选择最小行重关键集和第二小行重关键集；
[0009]S3、确定关键集列表搜索度量，初始化关键集列表和路径分裂关键集列表；
[0010]S4、根据最小行重关键集对关键集列表进行路径分裂和路径剪枝，并在每次的循环将关键集列表中关键集列表搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；
[0011]S5、根据第二小行重关键集对关键集列表进行路径分裂和路径剪枝，并在每次的循环将关键集列表中关键集列表搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；
[0012]S6、从路径分裂关键集列表中依次提取路径分裂关键集。
[0013]进一步地，S1中，所述通过PAC码列表译码算法获取RM构造或RM泛化构造得到的信息集的部分重量谱，并保存L个源字序列、L个码字序列及L个码字序列的码重的步骤，包括：
[0014]S11、设置码长为N、信息位长度为K、RM构造或RM泛化构造得到的信息集为A、PAC码列表译码算法列表大小为L、PAC码路径分裂关键集构造方法列表大小为Lg，以及设置PAC码卷积生成多项式为g＝(g0,
···
,g
m
)，g0＝g
m
＝1，且m＝0,1,
···
；
[0015]S12、初始化列表译码当前译码列表大小Lb＝1，在无噪声的加性高斯白噪声信道中传输全零码字，经过BPSK调制后列表译码的信道对数似然比LLR为其中为第n阶段第i级的LLR，i＝0,...,N
‑
1；
[0016]S13、对所有Lb条路径采用SC译码算法进行译码，并对每条路径的路径度量值进行初始化，即对于SC译码算法，极化编码源字位估计由局部最大似然规则决定，其公式为：
[0017][0018]当列表译码译码到第j位为信息位时，将该译码路径完全复制一次，其中一条路径的卷积编码源字位估计另一条路径的卷积编码源字位估计并且使Lb＝2
·
Lb；按照下列公式计算各路径的PM值，即：
[0019][0020]其中，为第l条路径第j级的最终LLR，为第l条路径第j级的极化编码源字位估计；此外，由得到；若Lb＞L时，则选择所有Lb条路径中PM值较小的L条保留，并删除其余路径，使Lb＝L；
[0021]当列表译码译码到第j位为冻结位时，将所有路径的卷积编码源字位估计为并按照下列公式计算各路径的PM值，即：
[0022][0023]其中，为第l条路径第j级的最终LLR序列，为第l条路径第j级的极化编码源字位估计；此外，由得到；
[0024]S14、当列表译码结束时，可获得L条源字估计值对每条源字估计值序列按公式得到极化编码源字估计值序列并按照公式得到L条码字估计值序列其中并且而码字估计值序列的码重为w[l]，并且码重为码字估计值中1的个数，由此得到L个码字序列的码重w[l]。
[0025]进一步地，S2中，所述由RM构造或RM泛化构造得到的信息集获取信息集中最小行重的索引集和第二小行重的索引集，根据信息集和冻结集的行重选择最小行重关键集和第二小行重关键集的步骤，包括：
[0026]S21、当码长为N、信息位长度为K时，n＝log
2 N，若信息集由RM构造或RM泛化构造得到，则有：
[0027][0028]其中，r的取值范围为0≤r＜n，为从n个元素中取出m个元素的组合数；由上述公式可知r的取值；
[0029]S22、若子信道的序号为i，0≤i＜N，n＝log
2 N，并且序号i的二进制表达形式为RM分数s(i)为子信道序号i的二进制表达形式中1的个数，则RM分数s(i)为：
[0030][0031]索引i的RM分数越大时，作为信息集的可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PAC码路径分裂关键集构造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过PAC码列表译码算法获取RM构造或RM泛化构造得到的信息集的部分重量谱，并保存L个源字序列、L个码字序列及L个码字序列的码重；S2、由RM构造或RM泛化构造得到的信息集获取信息集中最小行重的索引集和第二小行重的索引集，根据信息集和冻结集的行重选择最小行重关键集和第二小行重关键集；S3、确定关键集列表搜索度量，初始化关键集列表和路径分裂关键集列表；S4、根据最小行重关键集对关键集列表进行路径分裂和路径剪枝，并在每次的循环将关键集列表中关键集列表搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；S5、根据第二小行重关键集对关键集列表进行路径分裂和路径剪枝，并在每次的循环将关键集列表中关键集列表搜索度量最大的关键集存储到路径分裂关键集列表；S6、从路径分裂关键集列表中依次提取路径分裂关键集。2.根据权利要求1所述的PAC码路径分裂关键集构造方法，其特征在于，S1中，所述通过PAC码列表译码算法获取RM构造或RM泛化构造得到的信息集的部分重量谱，并保存L个源字序列、L个码字序列及L个码字序列的码重的步骤，包括：S11、设置码长为N、信息位长度为K、RM构造或RM泛化构造得到的信息集为A、PAC码列表译码算法列表大小为L、PAC码路径分裂关键集构造方法列表大小为Lg，以及设置PAC码卷积生成多项式为g＝(g0,
···
,g
m
)，g0＝g
m
＝1，且m＝0,1,
···
；S12、初始化列表译码当前译码列表大小Lb＝1，在无噪声的加性高斯白噪声信道中传输全零码字，经过BPSK调制后列表译码的信道对数似然比LLR为其中为第n阶段第i级的LLR，i＝0,...,N
‑
1；S13、对所有Lb条路径采用SC译码算法进行译码，并对每条路径的路径度量值进行初始化，即对于SC译码算法，极化编码源字位估计由局部最大似然规则决定，其公式为：当列表译码译码到第j位为信息位时，将该译码路径完全复制一次，其中一条路径的卷积编码源字位估计另一条路径的卷积编码源字位估计并且使Lb＝2
·
Lb；按照下列公式计算各路径的PM值，即：其中，为第l条路径第j级的最终LLR，为第l条路径第j级的极化编码源字位估计；此外，由得到；若Lb＞L时，则选择所有Lb条路径中PM值较小的L条保留，并删除其余路径，使Lb＝L；当列表译码译码到第j位为冻结位时，将所有路径的卷积编码源字位估计为并
按照下列公式计算各路径的PM值，即：其中，为第l条路径第j级的最终LLR序列，为第l条路径第j级的极化编码源字位估计；此外，由得到；S14、当列表译码结束时，可获得L条源字估计值对每条源字估计值序列按公式得到极化编码源字估计值序列并按照公式得到L条码字估计值序列其中并且而码字估计值序列的码重为w[l]，并且码重为码字估计值中1的个数，由此得到L个码字序列的码重w[l]。3.根据权利要求2所述的PAC码路径分裂关键集构造方法，其特征在于，S2中，所述由RM构造或RM泛化构造得到的信息集获取信息集中最小行重的索引集和第二小行重的索引集，根据信息集和冻结集的行重选择最小行重关键集和第二小行重关键集的步骤，包括：S21、当码长为N、信息位长度为K时，n＝log
2 N，若信息集由RM构造或RM泛化构造得到，则有：其中，r的取值范围为0≤r＜n，为从n个元素中取出m个元素的组合数；由上述公式可知r的取值；S22、若子信道的序号为i，0≤i＜N，n＝log
2 N，并且序号i的二进制表达形式为RM分数s(i)为子信道序号i的二进制表达形式中1的个数，则RM分数s(i)为：索引i的RM分数越大时，作为信息集的可能性越大；S23、对于子信道序号i的行重为2
s(i)
，若则信息集中最小行重索引集为行重2
r+1
的所有信息集索引，信息集中第二小行重索引集为行重2
r+2
的所有信息集索引；否则，信息集中最小行重索引集为行重2
r
的所有信息集索引，信息集中第二小行重索引集为
行重2
r+1
的所有信息集索引；S24、若则最小行重关键集CS1为行重2
r+1
的所有信息集索引，第二小行重关键集CS2为空集；否则，最小行重关键集CS1为行重2
r
的所有信息集索引，第二小行重关键集CS2为行重2
r+1
的所有信息集索引；记CS1num为最小行重关键集数量，CS2num为第二小行重关键集数量，CSnum＝CS1num+CS2num为最小行重关键集数量加第二小行重关键集数量。4.根据权利要求3所述的PAC码路径分裂关键集构造方法，其特征在于，S3中，所述确定关键集列表搜索度量，初始化关键集列表和路径分裂关键集列表的步骤，包括：S31、确定为第lm条列表的关键集列表搜索度量，可看成是统计的部分重量谱，初始所有元素为0；如果两个关键集列表搜索度量中对应位置的各个元素都相等时，表示两者都相等，否则第一个不相等元素谁大的其关键集列表搜索度量大；S32、若PAC码路径分裂构造方法当前列表大小为Lm，则使每个关键集列表的关键集CS
i
依次添加最小行重关键集CS1中的元素CS1(i)，即CS
i
＝CS1(i)；S33、在初始化关键集列表后需要对各自的关键集列表搜索度量更新，在L个源字估计值序列中搜索，若第l条源字估计值序列中元素索引CS1(i)为1，则当前关键集列表的关键集列表搜索度量中第w[l]个元素加1，之后设置路径分裂关键集构造方法当前列表大小Lm＝|CS1|；S34、路径分裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家豪，蒋世荣，夏春芳，孙灿，董江同，刘澳，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：