[發明專利]一種降低極化碼譯碼時延的方法

有效

• 申請號: 201710401264.1
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107248866B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 潘志文;徐慶云;尤肖虎;劉楠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13;H04L1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種降低極化碼譯碼時延的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，計算對數似然比初始值

采用樹形譯碼結構，對于一個碼長為N,信息位長度為K的極化碼，其譯碼樹為深度為n＝log₂N的二叉樹，采用基于串行抵消的譯碼方法從根節點開始遞歸遍歷整個譯碼樹，樹節點之間傳遞待譯符號的對數似然比LLR，LLR初始值通過如下方式計算得到：

其中，u_i表示發送比特，L(u_i)表示u_i的對數似然比，y_i為譯碼器接收到的待譯碼的符號，Pr(y_i|u_i)表示發送符號為u_i時接收到符號y_i的概率，Pr(y_i|u_i)從解調器的軟判決信息中得到，譯碼開始時，由公式(1)計算接收符號的對數似然比并傳遞給根節點，激活根節點；

步驟2，遞歸遍歷譯碼樹

對于譯碼樹上的一個節點v，其包含的葉節點的個數為N_v，該節點從父節點接收一個長度為N_v的LLR值序列，記為α_v，由α_v計算要傳遞給左子節點的LLR值序列α_l：

α_l[i]＝sgn(α_v[i])sgn(α_v[i+N_v/2])min(|α_v[i]|，|α_v[i+N_v/2]|)，0≤i＜N_v/2 (2)

其中，i是向量α_v的位置索引，a_v[i]表示α_v的第i個元素，

以遞歸的方式遍歷左子節點，返回后從左子節點接收到長度為N_v/2的比特序列β_l，然后計算要傳遞給右子節點的LLR值序列α_r：

a_r[i]＝a_v[i+N_v/2]-(2β_l[i]-1)a_v[i]，0≤i＜N_v/2 (3)

以遞歸的方式遍歷右子節點，返回后從右子節點接收到長度為N_v的比特序列β_r，然后計算要返回給父節點的比特序列β_v：

其中，為二進制異或運算；

步驟3，特殊節點譯碼

在步驟2遞歸遍歷左右節點的過程中，當遇到特殊節點中的至少一種時，則不再向下遞歸而直接譯碼后返回父節點，所述特殊節點包括Rate-0節點、Rate-1節點、REP節點，SPC節點；

所述Rate-0節點包含的葉節點全是休眠位比特，所述Rate-1節點包含的葉節點全是信息位比特，所述REP節點包含的葉節點只有最后一位是信息位比特，所述SPC節點包含的葉節點只有第一位是休眠位比特；

Rate-0節點的譯碼策略如下：

β_v[i]＝0,0≤i＜N_v (5)

Rate-0節點不分裂新的譯碼路徑；

Rate-1節點的譯碼策略如下：

β_v[i]＝h(α_v[i])，0≤i＜N_v (6)

其中，

Rate-1節點分裂出4個譯碼路徑，找到序列α_v中絕對值最小的兩個，記為α_v[min1],α_v[min2]，min1、min2為其分別在序列a_v中的位置索引，將β_v[min1]或β_v[min2]比特位反轉；

REP節點的譯碼策略如下：

REP節點分裂出2個譯碼路徑，β_v分別為全0比特或者全1比特；

SPC節點的譯碼策略如下：

β_v[i]＝h(α_v[i])，0≤i＜N_v (9)

如果SPC節點的譯碼結果β_v不滿足奇偶校驗，則找到序列α_v中絕對值最小的，記為α_v[min]，min是其在序列α_v中的索引，然后將β_v[min]中的比特位反轉，SPC節點分裂出4個譯碼路徑，方法與Rate-1節點相同；

步驟4，利用校驗矩陣降低譯碼時延

在步驟2遞歸遍歷譯碼樹節點的過程中，如果該節點不是步驟3中定義的特殊節點，對于列表中的每個存活路徑，在利用公式(2)計算α_l的同時，判斷h(α_v)Η^Τ＝0(H矩陣校驗)是否成立，h(·)為公式(7)，H為極化碼校驗矩陣：

其中，N_v為該節點包含的葉節點的數量，()^T表示矩陣轉置，為碼長為N_v的極化碼生成矩陣，A為固定位索引集合，是由A中索引指定的的行構成的子矩陣；

所有路徑都執行完H矩陣校驗后，按照下式判斷

其中，PM_i是第i個路徑的度量值，Z_H為滿足H矩陣校驗的路徑索引集合,L是列表大小，t是小于1的門限參數(t的取值用戶可以根據實際情況自行確定)；

如果公式(12)成立，則對應每個譯碼路徑，都有

β_v[i]＝h(α_v[i])，0≤i＜N_v (13)

譯碼路徑分裂方法同第三步中的Rate-1節點相同，然后返回父節點；

如果公式(12)不成立，則繼續執行步驟2中剩余步驟；

步驟5，根據循環冗余校驗選擇最終譯碼結果

如果譯碼樹從根節點返回，對于列表中的第l個譯碼路徑P_l，其返回的比特序列β_v記為β_v^(l)，則路徑P_l的譯碼結果為：

其中，G_n為碼長為n的極化碼生成矩陣，如果滿足循環冗余校驗，則將選為最終譯碼結果，如果所有存活路徑的譯碼結果均不滿足循環冗余校驗，則選擇路徑度量值PM最小的路徑所得到的作為最終譯碼結果，整個譯碼過程結束。