[發明專利]一種極化碼的快速譯碼方法

在審

• 申請號: 201711321262.8
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107947803A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李世寶;鄧云強;盧麗金;何怡靜;劉建航;黃庭培;陳海華
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種極化碼中基于SSC譯碼算法的改進算法——EPD-SSC(Error-Probability-Distribution-SSC)。

背景技術

極化碼(Polar Codes)由土耳其科學家在2008年國際信息論大會上首次提出，因其在理論上證明能夠達到二進制離散對稱信道的信道容量而備受關注。2015年，在3GPP會議上將極化碼定為第五代移動通信eMBB場景下控制信道的編碼方案。

極化碼利用不同的極化信道分別傳輸信息比特和固定比特，從而達到以信道容量可靠的傳輸信息的目的。極化碼的提出來源于信道極化現象，當對N個信道進行極化變換后，一部分極化子信道的信道容量趨于1，另一部分極化子信道的信道容量趨于0。因此，可以在信道容量趨于1的子信道上傳輸信息比特，在信道容量趨于0的子信道上傳輸固定比特。進一步，構造極化碼就是在N個極化子信道中尋找足夠可靠的K個子信道。

極化碼的基本譯碼算法是連續消除(Successive Cancellation-SC)譯碼算法，雖然該算法復雜度低，但是只能單個比特的串行譯碼，因此會帶來較大的時延。在5G通信系統中，低時延的通信十分重要。于是，簡化的連續消除(Simplified SC-SSC)譯碼算法被提出，多種基于特殊結構的改進版本也被提出。SSC算法基于組合碼的樹結構，能夠簡化Rate-1結點的譯碼來提高譯碼速度，降低時延。為了進一步降低譯碼時延，本發明專利針對Rate-R結點提出了一種基于概率測度的EPD-SSC算法。

發明內容

本發明提出了一種基于SSC譯碼算法的EPD-SSC譯碼算法，能夠有效降低極化碼的譯碼時延，提高譯碼速度。

EPD-SSC譯碼算法分為兩部分：離線的錯誤概率分布計算模塊和在線的EPD-SSC譯碼模塊。

離線計算模塊采用弱極化信道下的高斯近似來估計弱極化子信道的錯誤概率參數。

弱極化信道的定義為：假設有N＝2ⁿ個同樣的BDMC信道，記為W^N，則組合信道集合{W_M|M＝2^m,m<n}稱為N個BDMC信道的弱組合信道，W_M信道經信道分離后生成的單個信道稱為極化信道對應的弱極化信道。

極化碼SSC譯碼算法的樹結構中，樹的結點對應著組合碼。假設V_i,j表示第i層第j個結點，存儲的信息分別為α和β，其中α表示似然值，β表示硬判決信息。于是，{V_i,j|i＝t}表示第t層上的所有結點，其對應的似然值為N為碼長。

考慮弱極化信道N為碼長，t為SSC樹的第t層。可以看出，弱極化信道與第t層的似然值a_i或硬判決信息β_i是一一對應的；進一步，由極化碼信道極化和編譯碼可以看出，弱極化信道與譯碼樹結點密切相關。因此，通過研究弱極化信道可以分析樹結點的性能，即可以通過概率測度來描述樹結點的性能。

在離線的錯誤概率分布計算模塊中，適用以下步驟：

步驟1，初始化錯誤概率分布樹P＝{node|node∈P}，其中node＝{p_i|0<p_i<1,i＝2^n-t,0＝<t≤n},n表示樹的深度，t表示樹的層數。假設發送碼字全為零，初始化信道輸出似然比為

步驟2，遍歷錯誤概率分布樹P，并更新node中的估計誤碼率p_i：

根據高斯近似迭代公式計算與弱極化信道相對應的信道似然比均值

根據公式計算估計誤碼率p_i，并更新結點值；

如果P未全部更新，則繼續執行步驟2，否則離線計算結束；

在得到信道狀態信息的情況下，根據以上步驟可以得到錯誤概率分布樹P，P可作為查詢庫輔助譯碼；

在線譯碼階段根據離線計算的結點誤碼概率特性對Rate-R結點進行判決，尋找足夠可靠的結點，從而進行快速地硬判決譯碼；

在譯碼樹中，考慮某一結點node＝{p_i|0<i≤k}，查詢概率分布樹P可以知道p_i的值，且p_i對應硬判決結果β_i；