[發明專利]極化碼置信傳播譯碼器的流水線系統

有效

• 申請號: 201511019077.4
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105634507B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 張川;楊俊梅;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/15
• 分類號: H03M13/15
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 何龍其

本發明公開了一種極化碼置信傳播譯碼器的流水線系統，包括BP譯碼器和計算模塊BCB，其中，BP譯碼器的BP譯碼算法通過一個包含(n+1)N個節點的n階因子圖迭代實現，N代表碼長，每一個節點包含兩種類型的似然概率，分別為第一似然概率和第二似然概率，以BP譯碼器的輸入端為左端，輸出端為右端，則第一似然概率用于左邊到右邊消息更新和傳遞，第二似然概率用于右邊到左邊的消息更新和傳遞。計算模塊BCB包括相鄰兩階相隔N/2比特位置的4個節點之間的消息更新和傳遞。本發明適用于極化碼的高吞吐率、低復雜度BP譯碼器架構，在降低硬件實現復雜度的同時，提高了處理速度。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，是應用于新型信道編碼極化碼的置信傳播(BP)譯碼器的流水線架構。

背景技術

無線通信技術的現代化發展開始于20世紀90年代，其發展速度一直呈上升狀態，其發展規模在不斷擴大，且運用的范圍也越來越廣泛。近年來，無線通信技術已成為當今通信領域內發展潛力最大、市場前景最廣的熱點技術。移動通信目前已進入了第四代移動通信(4G)產業化的應用階段，正朝著高速率，高容量，高頻譜效率和低功耗的方向發展，不斷滿足人們日益增長的數據和視頻需求。據主要運營商和權威咨詢機構預測：移動寬帶業務流量將在未來10年增長1000倍。現有4G技術在傳輸速率和資源利用率等方面仍然無法滿足未來的需求，其無線覆蓋和用戶體驗也有待進一步提高。世界各國在推動4G產業化工作的同時，第五代移動通信技術(5G)已經成為了國內外無線通信領域的研究熱點。

對于每一代移動通信，物理層的空口技術就像皇冠上的明珠，是劃時代的標致。隨著對5G需求定義的逐步明確，5G候選的物理層空口技術也日漸清晰地浮出水面，包括多載波、多址方式、調制編碼等模塊算法，正作為5G研究的焦點被重新設計。對于二進制輸入的離散無記憶信道(B-DMCs),理論上已經證明了極化碼能夠達到香農信道容量。作為第一個能夠達到香農容量的信道編碼，極化碼是信息理論和無線通信領域的重大突破，引起了學術界和工業界的廣泛關注。在5G移動通信的全新應用場景下，極化碼將取代Turbo碼和LDPC碼，成為信道糾錯編碼的候選者。研究適用于5G移動通信系統的高效極化碼構造及譯碼算法具有重大的理論意義與應用價值。

關于極化碼的相關文獻中，有大量針對理想誤碼性能，低復雜度和低延時的極化碼譯碼器的相關研究。基于柵欄格的Viterbi和BCJR算法所實現的最大似然和最大后驗概率譯碼器是性能最優的，但其復雜度過高。近年來，連續消除的列表極化碼譯碼器因其接近最優的檢測性能而引起了廣泛的關注。然而，這種譯碼器由于自身的串行性，將會帶來較大的系統延時，從而限制了其在實際場景中的應用。因此，在保證期望的檢測性能前提下，一種實用的低延時、低復雜度的極化碼流水線譯碼器架構顯得尤為重要。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種極化碼置信傳播譯碼器的流水線系統，本發明的架構為一種前向和后向反饋BP譯碼器的流水線架構，適用于極化碼的高吞吐率、低復雜度BP譯碼器架構。相比傳統的全并行架構，在降低硬件實現復雜度的同時，提高了處理速度。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種極化碼置信傳播譯碼器的流水線系統，包括BP譯碼器和計算模塊BCB，其中，BP譯碼器的BP譯碼算法通過包含(n+1)N個節點的n階因子圖迭代實現，N代表碼長,N＝2ⁿ，每一個節點包含兩種類型的似然概率，分別為第一似然概率和第二似然概率，以BP譯碼器的輸入端為左端，輸出端為右端，則第一似然概率用于左邊到右邊消息更新和傳遞，第二似然概率用于右邊到左邊的消息更新和傳遞。

所述計算模塊BCB用于相鄰兩階相隔N/2比特位置的4個節點之間的消息更新和傳遞。

迭代開始時，第1階因子圖的消息根據各節點是否為信息比特而被初始化為零或者正無窮；第n+1階因子圖的消息初始化為信道輸出的對數似然比LLR。