[發明專利]高性能極化碼譯碼算法

有效

• 申請號: 201811463363.3
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109660264B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 成風毅;劉愛軍;張應憲;任敬;張青雙
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

1.一種高性能極化碼譯碼算法，其特征在于步驟如下：

第一步，對K個信息比特進行CRC編碼，對所得到的碼字進行極化碼編碼；極化碼碼字序列的編碼過程為：

其中，G為極化碼的生成矩陣，為極化核矩陣，為克羅奈克積，是極化編碼的輸入序列，其中包含K個信息比特、r個CRC校驗比特和N-K-r個凍結比特；用來傳輸信息比特和CRC校驗比特的極化子信道的位置集合表示為而其余位置不屬于的子信道則用來傳輸凍結比特；調制方式為BPSK；

第二步，在接收端，接收信道數據序列為其中為高斯白噪聲序列，假設信道噪聲方差σ已知，求得信道對數似然比LLR序列Y為:

接收端采用現有的標準串行抵消列表SCL譯碼器進行譯碼；將Y作為譯碼的輸入，譯碼列表空間大小為L；當每一個信息比特譯碼完成后，立即計算當前位置的翻轉度量值，直至最后譯碼結束；

第三步，對SCL譯碼結果進行CRC檢測，如果有譯碼路徑可以通過CRC，則選擇能夠通過CRC中最可靠的路徑作為譯碼輸出，最可靠的路徑則基于可靠度量值選取最可靠的L條路徑完成；如果沒有路徑可以通過CRC，則啟動比特翻轉機制，即進行T次重新譯碼嘗試，每次譯碼嘗試中，先確定正確譯碼路徑最有可能在哪個子信道位置被刪除出L個候選路徑，然后翻轉全部路徑在該位置的譯碼比特，其余比特仍采用標準SCL譯碼方法；每次譯碼嘗試完成后，對所得到的新的L條譯碼結果進行CRC檢測；重譯過程直到有路徑能通過CRC檢測或者重譯次數達到最大數目T為止；如果有譯碼路徑能通過CRC檢測，則挑選其中最可靠的路徑作為譯碼輸出，如果沒有，則選擇原始SCL譯碼中最可靠的路徑作為譯碼輸出。

2.根據權利要求1所述的高性能極化碼譯碼算法，其特征在于：第二步中的標準SCL譯碼算法表示為SCL(0)，用和分別表示SCL(0)在譯第個比特時，被保留下的和被刪除的包含L條譯碼路徑的路徑列表；其中和分別表示為在列表中和中的第l條譯碼路徑，l∈{1,2,...,L}；同時，將和各自的路徑可靠度量值分別表示為和

定義更為一般性地譯碼向量：即N＞j＞k，為在譯第j個比特時，譯碼列表中第l個譯碼路徑的前k個比特所組成的向量；的路徑可靠度量值表示為和中的2L條路徑依據它們各自的可靠度量值排列，并且滿足：的更新公式為：

其中，為比特在給定之前譯碼結果和Y條件下的LLR值。

3.根據權利要求1所述的高性能極化碼譯碼算法，其特征在于：第三步中的比特翻轉機制包含T個新的譯碼嘗試，每次譯碼嘗試需挑選一個比特位置進行翻轉操作；挑選依據為該位置的翻轉度量；對于任意位置其翻轉度量值由下式求得：

其中，采用概率近似求解：

其中為一個索引集合，其中所包含的索引j具有特點：譯碼路徑在位置j的硬判決根據所得LLR的相反數進行；利用公式(2)和公式(3)，每個信息比特位置的翻轉度量由下式計算：

其中，為中最小的log₂L個索引的集合；每個位置的翻轉度量值的計算時機為采用標準SCL譯碼對各個比特進行譯碼結束后，立即計算當前位置的翻轉度量值。

4.根據權利要求1所述的高性能極化碼譯碼算法，其特征在于：第三步中比特翻轉機制啟動后，立即建立比特翻轉列表，表示為

其中，包含T個子信道的位置，這些子信道位置為采用公式(4)計算后從中挑選出的具有最大翻轉度量值的位置；并且，其在列表中的排列順序為從翻轉度量值最大至最小排列，即建立完畢后，開始T次新的譯碼嘗試，每次嘗試需要從中挑選一個比特位置進行比特翻轉操作，挑選順序為從i₁至i_T依次選擇；每次譯碼嘗試結束后進行CRC校驗，若有譯碼路徑能夠通過，則中止剩余的譯碼嘗試，并選擇能通過CRC的最可靠路徑作為輸出。

5.根據權利要求1所述的高性能極化碼譯碼算法，其特征在于：第三步中的比特翻轉機制包含T個新的譯碼嘗試，用SCL(i)表示在第i個子信道位置做比特翻轉操作的譯碼嘗試，對SCL(0)譯碼中所采用的參數，若其方括號中的系數設為i，則表示SCL(i)譯碼下相應的參數；對任意l∈{1,2,...,L}，SCL(i)和SCL(0)之間的關系表示為：

由公式(5)和公式(6)可得，SCL(i)譯碼特征在于，在譯第j＜i個信息比特時，譯碼算法和現有的標準SCL譯碼算法完全一致，在第個譯碼位置時，作如下比特翻轉操作：基于標準SCL譯碼算法下原本應被刪除掉的L條路徑，將作為L條候選路徑被保留下，而原本被保留下的L條路徑，則被全部刪除；同時，各譯碼路徑的可靠度量值也隨各自路徑被重新保留或刪除；其余比特依然用標準SCL譯碼算法進行譯碼和硬判決。