[發明專利]基于極化碼的分段CRC校驗堆棧譯碼方法及架構

有效

• 申請號: 201710037080.1
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106849960B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 張川;宋文清;周華羿;趙依;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13;H03M13/09
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于極化碼的分段CRC校驗堆棧譯碼方法，包括：將信息序列分為N部分；對每一段最后一位比特在極化碼碼字序列中的位置進行標記；在進行堆棧譯碼的過程中，當譯碼長度到達標記位置時，實施CRC檢驗，若通過，則該譯碼路徑存活，若不通過，則該譯碼路徑被淘汰。與傳統的方法相比，本發明大大降低了算法復雜度并使譯碼性能得到提升，并提升了譯碼的正確率。此外，在譯碼方法的基礎上，硬件架構同時被提出，資源占據較傳統算法實現了降低。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種基于極化碼的分段CRC校驗堆棧譯碼方法及架構。

背景技術

自香農提出信道編碼理論以來，以可行的編譯碼復雜度達到香農極限一直是信道編碼領域的中心課題。Arikan于2009年提出極化碼(Polar Codes)，第一次被嚴格證明可以達到信道容量，在學術界引起了研究熱潮。同時，極化碼也引起了工業界的關注。Alcatel-Lucent，Qualcomm，華為，工信部等組織針對5G移動通信的全新應用場景，提議極化碼作為下一代信道編碼的候選方案，從而使5G移動通信系統更好地滿足超高速率、超低時延、高速移動、高能效和超高流量與連接數密度等多維能力指標。

極化碼的依據是信道極化的性質，即將一組獨立且相同的二進制離散無記憶信道通過一定的組合與分離操作，得到極化信道，信道的對稱容量出現分化，一部分趨于1，另一部分趨于0，且碼長越大，兩極分化現象越明顯。因此我們可挑選信道進行信息傳輸。此外，極化碼具有簡潔的編譯碼結構，在大規模集成電路硬件實現中也具有較強的適用性。

極化碼的發展仍處于初期，存在兩個主要問題：有限碼長下編譯碼性能不理想；低誤碼率下高速率、低延時硬件實現待改進。目前常用的極化碼譯碼算法有連續刪除(successive cancellation,SC)譯碼算法，基于SC譯碼的連續刪除列表(successivecancellation list,SCL)譯碼算法，及基于SC譯碼的連續刪除堆棧(successivecancellation stack,SCS)譯碼算法。比較極化碼的SC，SCL，SCL譯碼算法，可知SCS譯碼算法的誤碼率性能與SCL譯碼相近，且均接近于最大似然譯碼，同時SCS譯碼算法的計算復雜度較SCL譯碼有較大降低。

SCS譯碼算法的基本思想是：將譯碼路徑保存在一個棧深為D的堆棧中，且對應的對數似然概率從棧頂到棧底由大到小排列。每次選擇堆棧的棧頂元素進行路徑擴展，直至第一次路徑長達到N，再選出此時譯碼路徑為0或1的對應最大概率的路徑作為譯碼輸出。

Kai Niu提出CRC輔助(CRC-aided)的SC/SCL/SCS譯碼算法，譯最后一層時，輸出第一條通過CRC檢驗的譯碼路徑。結合CRC的譯碼算法，其誤碼性能得到了很大改進。由于其必須等到譯碼長度達到N時才進行CRC檢驗，這一方式存在冗余計算。解決方法是進行提早的截止策略。Huayi Zhou提出分段CRC輔助SCL的譯碼算法，仿真結果顯示，在信噪比為0.5dB的情況下，計算復雜度可降低44.35％。

在信噪比較高時，SCS的譯碼復雜度接近SC算法，當信噪比較低時，SCS的譯碼復雜度較高。因此，改進SCS譯碼算法的主要方向是降低其在低信噪比下的復雜度。現有的控制SCS的復雜度的策略分為兩方面：限定棧深、出棧次數(從堆棧中路徑數目的角度)；限定門限概率值(從路徑的似然概率的角度)，這兩者都僅考慮了修枝。分段CRC從傳輸的比特是否正確的角度，兼顧了修枝和降低誤碼率。

發明內容

發明目的：本發明針對現有極化碼譯碼技術中存在的缺陷，提供了一種基于極化碼的分段CRC校驗堆棧譯碼方法及架構。

技術方案：本發明所述的基于極化碼的分段CRC校驗堆棧譯碼方法，包括以下步驟：

(1)將信息序列分為N部分，分別為Part1,Part2,…,Part N，每一部分最后一位比特在極化碼碼字序列中的位置分別為Index1,Index2,…,IndexN；