本發明涉及(ji)極化碼的(de)(de)譯碼技術，具體(ti)涉及(ji)一種基于移位修剪(jian)度(du)量值的(de)(de)ss-scl譯碼算法(fa)，可以提高(gao)sclf譯碼方法(fa)的(de)(de)誤碼性能，并減少延遲。

背景技術：

1、極(ji)化碼的(de)性能(neng)(neng)隨著碼長(chang)的(de)無限增加(jia)可以逼近香農極(ji)限，被廣泛應用于5g移動通(tong)信系統。但是在碼長(chang)有限長(chang)的(de)情況下，串行消除(sc)譯(yi)碼器(qi)的(de)糾錯(cuo)性能(neng)(neng)不(bu)如turbo碼和低密度奇(qi)偶校驗(yan)碼(ldpc)。

2、為了(le)解決這(zhe)個(ge)問題(ti)，提(ti)出了(le)連(lian)續消除列表(scl)譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)，其在高snr下產生與最大(da)似(si)然(ml)譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)相當的(de)(de)(de)糾(jiu)錯性(xing)能(neng)。通過將循環冗(rong)余校驗(crc)比特(te)與極(ji)化碼(ma)(ma)(ma)級聯，獲得了(le)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)改進(jin)。比特(te)翻轉是一(yi)種在譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)失敗時，通過在額外的(de)(de)(de)譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)嘗試中翻轉低(di)可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)比特(te)來提(ti)高sc譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)器糾(jiu)錯性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)方法(fa)。譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)失敗的(de)(de)(de)主要(yao)原因(yin)(yin)是由于信道噪聲導(dao)致的(de)(de)(de)比特(te)中的(de)(de)(de)單個(ge)錯誤(wu)而(er)發(fa)生的(de)(de)(de)。因(yin)(yin)此(ci)，通過找(zhao)到第(di)一(yi)個(ge)錯誤(wu)位并翻轉它，可(ke)(ke)以避免錯誤(wu)傳(chuan)播(bo)。通過采(cai)用不(bu)同的(de)(de)(de)方案選(xuan)擇低(di)可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)比特(te)和多比特(te)翻轉算法(fa)，進(jin)一(yi)步(bu)改進(jin)了(le)這(zhe)一(yi)思想。這(zhe)些方法(fa)的(de)(de)(de)誤(wu)碼(ma)(ma)(ma)性(xing)能(neng)可(ke)(ke)以接近平均列表大(da)小(xiao)的(de)(de)(de)scl解碼(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)誤(wu)碼(ma)(ma)(ma)性(xing)能(neng)，而(er)不(bu)是crc輔助scl解碼(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(de)誤(wu)碼(ma)(ma)(ma)性(xing)能(neng)。

3、y.yongrun等人(ren)(y.yongrun,p.zhiwen,l.nan?and?y.xiaohu,“successivecancellation?list?bit-flip?decoder?for?polar?codes,“10th?internationalconference?on?wireless?communications?and?signal?processing(wcsp),hangzhou,2018,pp.1-6.)提(ti)(ti)出將(jiang)比特翻(fan)轉方法用于(yu)ca-scl譯(yi)碼(ma)(ma)(ma)，當碼(ma)(ma)(ma)長(chang)為(wei)256和(he)512，碼(ma)(ma)(ma)率為(wei)1/2時，糾錯性(xing)(xing)能提(ti)(ti)高(gao)了0.15-0.25db。自適應crc輔(fu)助scl解碼(ma)(ma)(ma)通過在解碼(ma)(ma)(ma)失(shi)敗(bai)時將(jiang)列表大小(xiao)(l)增(zeng)加兩倍來提(ti)(ti)高(gao)性(xing)(xing)能。但是(shi)，增(zeng)加列表大小(xiao)不(bu)僅會增(zeng)加復雜性(xing)(xing)，而且還需(xu)要足夠的硬件資源來支持它(ta)。

4、上(shang)述方(fang)(fang)法(fa)(fa)要(yao)(yao)么無法(fa)(fa)在列表數(shu)較大的情況下(xia)優于crc輔助的scl解(jie)碼(ma)，要(yao)(yao)么需(xu)要(yao)(yao)更大的硬件資(zi)源。需(xu)要(yao)(yao)一種不需(xu)要(yao)(yao)額(e)外(wai)硬件資(zi)源就能顯著提高(gao)性能的低(di)復(fu)雜(za)度解(jie)碼(ma)方(fang)(fang)案(an)(an)。通(tong)過(guo)改變修剪規(gui)則以避免正(zheng)確路徑的消(xiao)除，而(er)不是在crc輔助scl解(jie)碼(ma)中翻轉(zhuan)低(di)可(ke)靠性位以避免錯誤傳播。本(ben)發明可(ke)它可(ke)以以更少的嘗(chang)(chang)試次數(shu)勝(sheng)過(guo)比特翻轉(zhuan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)，從(cong)而(er)降低(di)復(fu)雜(za)性。與比特翻轉(zhuan)方(fang)(fang)案(an)(an)類似，當(dang)譯碼(ma)失敗時，需(xu)要(yao)(yao)進(jin)行額(e)外(wai)的譯碼(ma)嘗(chang)(chang)試。

技術實現思路

1、針對sclf譯碼在(zai)中(zhong)低信噪(zao)比(bi)下(xia)存在(zai)一(yi)些無效的(de)單次翻(fan)轉(zhuan)并(bing)且性(xing)能提(ti)升較小的(de)問題(ti)，提(ti)出(chu)(chu)一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)移(yi)(yi)位(wei)修剪度(du)量(liang)值(zhi)的(de)ss-scl譯碼算法。其(qi)特征(zheng)在(zai)于(yu)，根據極(ji)化碼的(de)scl譯碼失敗(bai)時的(de)每一(yi)個(ge)比(bi)特的(de)2l條路徑(jing)pm值(zhi)的(de)信息，生(sheng)成移(yi)(yi)位(wei)修剪度(du)量(liang)值(zhi)，并(bing)考慮到了(le)信道噪(zao)聲(sheng)所(suo)引起的(de)錯誤(wu)，而(er)且提(ti)出(chu)(chu)了(le)一(yi)種(zhong)移(yi)(yi)位(wei)修剪集合的(de)構造方法，使得所(suo)提(ti)出(chu)(chu)的(de)基(ji)于(yu)移(yi)(yi)位(wei)修剪度(du)量(liang)值(zhi)的(de)ss-scl譯碼算法在(zai)一(yi)定(ding)程度(du)上提(ti)升了(le)誤(wu)碼的(de)性(xing)能。

2、為(wei)達到上述目(mu)的(de)，本發明(ming)的(de)主要內容分(fen)為(wei)4部分(fen)：

3、步驟(zou)1：首先對接收到(dao)的(de)序列(lie)執行scl譯碼，保(bao)留每個(ge)比特的(de)pm值(zhi)(zhi)，同時在幸存路(lu)徑的(de)長度達到(dao)l的(de)時候構(gou)造(zao)集(ji)合s1與s2，因(yin)為前(qian)面(mian)個(ge)比特所在的(de)路(lu)徑并(bing)沒(mei)有達到(dao)最大保(bao)留路(lu)徑數l，所以前(qian)面(mian)個(ge)比特不能作(zuo)為移位(wei)修建的(de)集(ji)合。s1構(gou)造(zao)的(de)方法是計算后面(mian)l條路(lu)徑的(de)pm值(zhi)(zhi)之和乘以錯誤(wu)傳播因(yin)子(zi)α1，然后減去前(qian)面(mian)l條路(lu)徑的(de)pm值(zhi)(zhi)之和得到(dao)移位(wei)修剪(jian)度量(liang)值(zhi)(zhi)其中移位(wei)修剪(jian)度量(liang)值(zhi)(zhi)導出的(de)過程如下：

4、定義第i個信息比特的不(bu)可靠度為

5、

6、由于譯碼(ma)器無法獲取正(zheng)確譯碼(ma)序列的信息，wang等人(c.-h.wang,y.-h.pan,y.-h.lin?and?y.-l.ueng,"post-processing?for?crc-aided?successive?cancellationlist?decoding?of?polar?codes,"in?ieee?communications?letters,vol.24,no.7,pp.1395-1399,july?2020,doi:10.1109/lcomm.2020.2986765.)將上述概率做(zuo)了近(jin)似，如(ru)下(xia)

7、

8、那(nei)么上述不可靠(kao)度可以(yi)改寫為(wei)

9、

10、定義第i個信息比特的可靠度為m(i)

11、

12、但是(shi)，一旦前面比特(te)出現錯(cuo)誤(wu)，后(hou)面的(de)(de)比特(te)有可能出現錯(cuo)誤(wu)的(de)(de)傳(chuan)播，造(zao)成后(hou)面l條路徑(jing)的(de)(de)pm值(zhi)較大，這(zhe)樣m(i)值(zhi)比較小(xiao)，為了緩解錯(cuo)誤(wu)的(de)(de)傳(chuan)播，對上式加入錯(cuo)誤(wu)傳(chuan)播因(yin)子α值(zhi)得到

13、

14、其中計(ji)算公式(shi)為

15、

16、其中(zhong)sign表示符號函數，大于0，結果(guo)為1，小于0結果(guo)為-1；

17、所述(shu)接收序列的對數似然比計(ji)算公式為

18、

19、將從(cong)小到(dao)大(da)排序(xu)得到(dao)s1，s2構造的(de)方法是計(ji)算后(hou)面(mian)l條路(lu)徑的(de)pm值(zhi)之和乘以錯(cuo)誤傳播因(yin)(yin)子α2，然后(hou)減去前面(mian)l條路(lu)徑的(de)pm值(zhi)之和得到(dao)將其從(cong)小到(dao)大(da)排序(xu)得到(dao)s2。使用兩個錯(cuo)誤傳播因(yin)(yin)子的(de)主要原(yuan)因(yin)(yin)是為(wei)了降低單個α值(zhi)所(suo)帶來的(de)置信(xin)度的(de)偏差。計(ji)算移(yi)位(wei)修剪集(ji)合(he)(he)s，并且設定最(zui)(zui)大(da)移(yi)位(wei)次(ci)數為(wei)t2。分別取集(ji)合(he)(he)s1與(yu)s2的(de)前面(mian)n(n≥2)個元(yuan)素(su)(su)組成集(ji)合(he)(he)c1與(yu)c2，通(tong)過增大(da)n的(de)大(da)小，取集(ji)合(he)(he)c1與(yu)c2的(de)交集(ji)為(wei)s，直到(dao)集(ji)合(he)(he)s元(yuan)素(su)(su)的(de)個數達到(dao)了移(yi)位(wei)修剪最(zui)(zui)大(da)次(ci)數t2為(wei)止(zhi)，集(ji)合(he)(he)s也就是移(yi)位(wei)修剪的(de)集(ji)合(he)(he)。

20、步(bu)驟2：執行信(xin)道(dao)錯(cuo)誤處理(li)方(fang)案，也就是(shi)改(gai)變不可靠(kao)的(de)(de)信(xin)息(xi)(xi)比(bi)特(te)經過(guo)信(xin)道(dao)傳輸后的(de)(de)接(jie)收(shou)信(xin)號值y，嘗試將其(qi)翻轉并適當放大(da)，信(xin)息(xi)(xi)比(bi)特(te)所對(dui)應(ying)的(de)(de)y的(de)(de)絕對(dui)值很小被(bei)認為(wei)(wei)是(shi)不可靠(kao)的(de)(de)，因為(wei)(wei)其(qi)歐幾(ji)里得距離(li)較(jiao)大(da)，故將信(xin)息(xi)(xi)比(bi)特(te)所對(dui)應(ying)的(de)(de)y的(de)(de)絕對(dui)值進行排序，取(qu)前面t1個元素組成集合v，首先將v中(zhong)第i(i初始(shi)化(hua)為(wei)(wei)1)個元素，將其(qi)接(jie)收(shou)信(xin)號值設置為(wei)(wei)表達式(shi)如(ru)下

21、

22、其中表示原始的(de)(de)不可(ke)靠的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息比(bi)特(te)經過信(xin)(xin)(xin)道傳輸后的(de)(de)接(jie)收(shou)信(xin)(xin)(xin)號值，β為放(fang)大倍數，β>1。然(ran)后執行ca-scl譯(yi)碼，當譯(yi)碼到(dao)最(zui)后一個(ge)比(bi)特(te)時執行crc校(xiao)驗(yan)(yan)(yan)，輸出通過crc校(xiao)驗(yan)(yan)(yan)并且pm值最(zui)小的(de)(de)那一條路徑(jing)，如果沒有路徑(jing)通過crc校(xiao)驗(yan)(yan)(yan)那么(me)執行步驟3。

23、步驟3：執(zhi)行基于移位修(xiu)剪的(de)(de)重(zhong)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)，重(zhong)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)過程順序移位s中的(de)(de)比特(te)(te)，每次(ci)重(zhong)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)僅(jin)移位修(xiu)剪一個(ge)比特(te)(te)；如果重(zhong)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)過程通(tong)過了(le)crc校(xiao)驗，則輸出(chu)正確(que)的(de)(de)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)路徑，否則繼續移位集合(he)s中的(de)(de)下一個(ge)比特(te)(te)，當重(zhong)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)次(ci)數達到t2次(ci)時還未得到正確(que)的(de)(de)譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)序列，則令i＝i+1，繼續執(zhi)行步驟2，當i>t1時，那么譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)失(shi)敗，輸出(chu)第(di)一次(ci)ca-scl譯(yi)(yi)碼(ma)(ma)(ma)中pm值最小的(de)(de)那一條路徑。

24、本發明(ming)的有益效果在(zai)于：該算法可(ke)以和sclf譯碼對比下(xia)提高誤碼性能，高信噪比性能提升(sheng)顯(xian)著。

技術特征：

1.一(yi)種基于(yu)移位修剪度(du)量(liang)(liang)(liang)值的(de)(de)單比(bi)特移位串行抵(di)消列表(single-bit?shiftedsuccessive?cancellation?list，ss-scl)譯(yi)碼(ma)算法，其特征在于(yu)，該(gai)方法考慮(lv)到(dao)了由于(yu)信道噪聲引起的(de)(de)錯誤，并且(qie)所提出的(de)(de)度(du)量(liang)(liang)(liang)值考慮(lv)到(dao)了當前位的(de)(de)路(lu)徑度(du)量(liang)(liang)(liang)(path?metric，pm)，該(gai)方法的(de)(de)具體步驟(zou)如(ru)下：

技術總結
本發明提供了一種基于移位修剪度量值的單比特移位串行消除列表譯碼算法；本發明綜合考慮了由于信道噪聲引起的錯誤以及譯碼錯誤，并提出了一個理論公式用于計算出每一個信息位的移位修剪度量值以及一種移位修剪集合構造的方法。該方法對比SCLF譯碼算法和SPL譯碼算法具有更低的誤碼率。

技術研發人員：黃勝,韓飛,張延,劉曦,甘霖
受保護的技術使用者：重慶郵電大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10