基于特殊节点动态翻转的极化码连续抵消列表译码方法技术

本发明专利技术提出一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码方法，包括，S1:对极化码接收序列采用快速连续抵消列表译码算法进行译码，判断所述极化码接收序列译码结果是否能通过CRC校验；S2:根据所述特殊节点的类型计算快速连续抵消列表译码的译码树中内部一阶翻转元的翻转度量值，分别构建翻转元和翻转度量的有限集合；S3:对所述有限集合中度量值最大的翻转元进行翻转，重新使用所述快速连续抵消列表译码算法进行译码，判断本次译码结果是否能通过CRC校验；S4:将当前翻转元与所述有限集合中的除当前翻转元的其他翻转元相连接，构造高阶翻转元，并根据所述特殊节点的类型计算所有高阶翻转元的度量值，按照所述度量值的大小插入到所述有限集合中，构造新的翻转元和翻转度量集合；S5:重复S3

【技术实现步骤摘要】
基于特殊节点动态翻转的极化码连续抵消列表译码方法


[0001]本专利技术属于无线通信


技术介绍

[0002]极化码作为目前唯一一种被理论证明可达到香农容量的信道编码方案，近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。极化码原生的串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法能够有效利用信道极化效应，具有良好的纠错性能。然而，由于SC译码算法的串行特性，具有计算复杂度较高的缺点，同时，在有限码长的情况下，由于信道极化不完全，会出现译码错误以及错误传播的现象，导致译码性能的退化。
[0003]为了提升有限码长下的译码性能，串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法以及基于比特翻转的串行抵消(Successive Cancellation Flip,SC
‑
Flip)被相继提出，前者是通过实时维护L条译码成功率最高的路径来选择全局最优的译码结果，而后者则是在SC译码错误的基础上，通过翻转特定错误比特来阻断错误传播现象，这两种译码算法都有效提升了极化码的译码性能。在此基础上，基于比特动态翻转的串行抵消列表(Dynamic Successive Cancellation List Flip，D
‑
SCLF)译码算法被提出，它将SCL与SC
‑
Flip两种算法结合起来，并提出了针对高阶比特翻转的处理方式，对纠错性能做出了进一步优化。
[0004]在简化计算方面，主流的思想是在SC译码树的中间层节点处部署并行译码器，直得到包含多个比特的估计码字。基于此思想，近年来提出了基于多种特殊节点的快速串行抵消(Fast Successive Cancellation，Fast
‑
SC)译码算法以及快速串行抵消列表(Fast Successive Cancellation List，Fast
‑
SCL)译码算法，有效降低了译码器的计算复杂度。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的目的在于提出一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码方法，用于实现以节点码字为单位的比特动态翻转，降低D
‑
SCLF算法的译码时延和复杂度。
[0007]为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码方法，包括：
[0008]S1:对极化码接收序列采用快速连续抵消列表译码算法进行译码，判断所述极化码接收序列译码结果是否能通过CRC校验，如能够通过，则译码结束，如不能通过，则进入后续步骤；
[0009]S2:将所述极化码序列按冻结比特和信息比特的位置分布构造特殊节点的集合，根据所述特殊节点的类型计算快速连续抵消列表译码的译码树中内部一阶翻转元的翻转度量值，分别构建翻转元和翻转度量的有限集合；
[0010]S3:对所述有限集合中度量值最大的翻转元进行翻转，重新使用所述快速连续抵
消列表译码算法进行译码，并根据译码过程中的翻转情况进行路径选择，判断本次译码结果是否能通过CRC校验，如能够通过，则译码结束，如不能通过，则进入后续步骤；
[0011]S4:将当前翻转元与所述有限集合中的除当前翻转元的其他翻转元相连接，构造高阶翻转元，并根据所述特殊节点的类型计算所有高阶翻转元的度量值，按照所述度量值的大小插入到所述有限集合中，构造新的翻转元和翻转度量集合；
[0012]S5:重复S3
‑
S4的过程，直到一个译码尝试的结果能够通过CRC校验，或者译码尝试次数超过限制。
[0013]另外，根据本专利技术上述实施例的一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对极化码接收序列采用快速连续抵消列表译码算法进行译码的过程，包括：
[0015]通过上层节点计算对数似然比序列并传递给下层节点，所述下层节点根据对数似然比信息判决码字序列，并返回给所述上层节点；
[0016]当译码进行到特殊节点的层级时，根据特殊节点的类型和所述特殊节点的对数似然比序列判决出特殊节点处的码字并返回给所述上层节点；
[0017]在码字判决的过程中，实时选择译码成功率最高的L条路径保留下来；
[0018]不断重复上述过程直至最后一个特殊节点译码完成。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述特殊节点是某些具有特殊的信息和冻结比特分布模式的节点，位于连续抵消列表译码算法中译码树的中间层，可以在节点层面直接实现最大似然的码字估计。
[0020]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述特殊节点的类型包括：
[0021]Rate
‑
0：所有比特都是冻结比特；
[0022]Rate
‑
1：所有比特都是信息比特；
[0023]REP：最后一位是信息比特，其余都是冻结比特；
[0024]SPC：第一位是冻结比特，其余都是信息比特；
[0025]Type I：最后两位是信息比特，其余都是冻结比特；
[0026]Type II：最后三位是信息比特，其余都是冻结比特；
[0027]Type III：前两位是冻结比特，其余都是信息比特；
[0028]Type IV：前三位是冻结比特，其余都是信息比特；
[0029]Type V：最后三位和倒数第五位是信息比特，其余都是冻结比特。
[0030]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述翻转元是一类在译码过程中对判决值进行翻转，而非遵循最大似然判决结果的码字集合，所述翻转元内包含的码字数定义为翻转元的阶数；所述翻转度量是指将该翻转元进行翻转后，得到正确译码结果的可能性，具有更大翻转度量的翻转元则拥有更高的优先级；
[0031]如果翻转元属于特殊节点，则通过节点对应的度量计算方法计算翻转度量；
[0032]如果翻转元仅属于通用的结构，则通过传统的动态翻转串行抵消列表译码算法计算翻转度量。
[0033]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述构造新的翻转元和翻转度量集合，包括：
[0034]如果当前集合中的翻转元数量没有达到算法规定的次数门限，则将新产生的翻转元和对应翻转度量插入到原先集合中，并对集合按翻转度量进行降序排列；
[0035]如果当前集合中的翻转元数量已经达到算法规定的次数门限，则判断新产生的翻转度量是否大于当前集合中最小的翻转度量值，如大于，则用新产生的翻转元替换掉集合中度量最小的翻转元，并对集合按翻转度量进行降序排列；如不大于，则丢弃新的翻转元。
[0036]为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码装置，包括以下模块：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特殊节点动态翻转的极化码快速连续抵消列表译码方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:对极化码接收序列采用快速连续抵消列表译码算法进行译码，判断所述极化码接收序列译码结果是否能通过CRC校验，如能够通过，则译码结束，如不能通过，则进入后续步骤；S2:将所述极化码序列按冻结比特和信息比特的位置分布构造特殊节点的集合，根据所述特殊节点的类型计算快速连续抵消列表译码的译码树中内部一阶翻转元的翻转度量值，分别构建翻转元和翻转度量的有限集合；S3:对所述有限集合中度量值最大的翻转元进行翻转，重新使用所述快速连续抵消列表译码算法进行译码，并根据译码过程中的翻转情况进行路径选择，判断本次译码结果是否能通过CRC校验，如能够通过，则译码结束，如不能通过，则进入后续步骤；S4:将当前翻转元与所述有限集合中的除当前翻转元的其他翻转元相连接，构造高阶翻转元，并根据所述特殊节点的类型计算所有高阶翻转元的度量值，按照所述度量值的大小插入到所述有限集合中，构造新的翻转元和翻转度量集合；S5:重复S3
‑
S4的过程，直到一个译码尝试的结果能够通过CRC校验，或者译码尝试次数超过限制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对极化码接收序列采用快速连续抵消列表译码算法进行译码的过程，包括：通过上层节点计算对数似然比序列并传递给下层节点，所述下层节点根据对数似然比信息判决码字序列，并返回给所述上层节点；当译码进行到特殊节点的层级时，根据特殊节点的类型和所述特殊节点的对数似然比序列判决出特殊节点处的码字并返回给所述上层节点；在码字判决的过程中，实时选择译码成功率最高的L条路径保留下来；不断重复上述过程直至最后一个特殊节点译码完成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述特殊节点是某些具有特殊的信息和冻结比特分布模式的节点，位于连续抵消列表译码算法中译码树的中间层，可以在节点层面直接实现最大似然的码字估计。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特殊节点的类型包括：Rate
‑
0：所有比特都是冻结比特；Rate
‑
1：所有比特都是信息比特；REP：最后一位是信息比特，其余都是冻结比特；SPC：第一位是冻结比特，其余都是信息比特；Type I：最后两位是信息比特，其余都是冻结比特；Type II：最后三位是信息比特，其余都是冻结比特；Type III：前两位是冻结比特，其余都是信息比特；Type IV：前三位是冻结比特，其余都是信息比特；Type V：最后三位和倒数第五位是信息比特，其余都是冻结比特。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述翻转元是一类在译码过程中对判决值进行翻转，而非遵循最大似然判决结果的码字集合，所述翻转元内包含的码字数定义为翻
转元的阶数；所述翻转度量是指将该翻转元进行翻转后，得到正确译码结果的可能性，具有更大翻转度量的翻转元则拥有更高的优先级；如果翻转元属于特殊节点，则通过节...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明敏，蒋宇龙，陆旸，雷鸣，赵民建，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：