[發(fā)明專利]一種Polar碼譯碼方法、譯碼裝置和譯碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910010238.5
• 申請日: 2019-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN109462457B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔令軍;徐鵬;李華康
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州怡林城信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 32350 南京北辰聯(lián)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張芳

本發(fā)明公開一種Polar碼譯碼方法、譯碼裝置和譯碼器，其中譯碼方法包括以下步驟：在信道接收端獲取經(jīng)過調(diào)制的Polar碼信息，利用硬判決對信道接收值進(jìn)行譯碼，得到初步譯碼結(jié)果，進(jìn)而得到信道噪聲第一估計(jì)值；利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立信道噪聲第一估計(jì)值與信道噪聲的真實(shí)值之間的關(guān)系，將信道噪聲第一估計(jì)值作為輸入提供給卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到信道噪聲第二估計(jì)值；利用信道接收值和殘余噪聲的分布統(tǒng)計(jì)，修正對數(shù)似然比LLR；將修正過的LLR進(jìn)行BP譯碼迭代。本發(fā)明利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信道噪聲的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)并估計(jì)出信道噪聲的分布，計(jì)算出更可靠的似然比信息能幫助譯碼器進(jìn)行更準(zhǔn)確的譯碼，提升Polar碼的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及Polar碼譯碼領(lǐng)域，尤其涉及一種Polar碼譯碼方法、譯碼裝置和譯碼器。

背景技術(shù)

Polar碼是Arikan提出的新型信道編碼，它是迄今為止理論上唯一可達(dá)到香農(nóng)限的信道編碼方法，自提出以來，Polar碼引起了人們的極大關(guān)注。為了改善Polar碼在有限碼長時(shí)的性能，學(xué)者們提出了許多有效的譯碼算法，然而，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，信道可能會(huì)出現(xiàn)衰落和相關(guān)性的噪聲。相關(guān)噪聲的產(chǎn)生有多種原因，接收機(jī)處的過采樣會(huì)引起相關(guān)噪聲，數(shù)字系統(tǒng)中的設(shè)備噪聲同樣具有相關(guān)性，而且在電力線通信中，普通建筑物和住宅電子設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生彩色噪聲，另一個(gè)例子是在10GBASE-t以太網(wǎng)中，需要使用各種濾波方案來對抗相關(guān)噪聲導(dǎo)致的符號(hào)間干擾。

相關(guān)性的噪聲對信道編碼的性能影響很大，解決這個(gè)問題的最有效方法就是白化，把有色噪聲轉(zhuǎn)化為白噪聲，但是這種方法對于長碼來說是高度復(fù)雜的，需要矩陣乘法。另外，傳統(tǒng)的Polar碼譯碼方法只是根據(jù)信道的接收值進(jìn)行譯碼，而對于信道的噪聲無法進(jìn)行進(jìn)一步的處理。因此，需要設(shè)計(jì)出能夠利用噪聲相關(guān)特性而不依賴于其特定結(jié)構(gòu)的低復(fù)雜度和魯棒性的譯碼方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有Polar碼譯碼方案在相關(guān)性噪聲下性能不理想的問題，本發(fā)明提供一種基于HD-CNN(硬判決-卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))的Polar碼譯碼方法，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信道噪聲的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)，在接收端對信道噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，更新并計(jì)算LLR(Log likelihoodRatio，對數(shù)似然比)值。

一種Polar碼譯碼方法，包括以下步驟：

在信道接收端獲取經(jīng)過調(diào)制的Polar碼信息，其值為信道接收值，包括有效信息和信道噪聲；通過設(shè)置門限值，利用硬判決對所述信道接收值進(jìn)行譯碼，得到初步譯碼結(jié)果；將所述信道接收值減去所述初步譯碼結(jié)果，得到信道噪聲第一估計(jì)值；利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立所述信道噪聲第一估計(jì)值與信道噪聲的真實(shí)值之間的關(guān)系，將所述信道噪聲第一估計(jì)值作為輸入提供給所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到信道噪聲第二估計(jì)值；利用所述信道接收值和殘余噪聲的分布統(tǒng)計(jì)，修正對數(shù)似然比LLR；將修正過的LLR進(jìn)行BP譯碼迭代，所述殘余噪聲由最初的信道噪聲減去所述信道噪聲第二估計(jì)值得到。

進(jìn)一步，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)、卷積核的大小和卷積核的數(shù)量。

進(jìn)一步，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立所述信道噪聲第一估計(jì)值與信道噪聲的真實(shí)值之間的關(guān)系之后，還包括：通過所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所述信道噪聲第一估計(jì)值和誤差函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，誤差函數(shù)為

n為信道噪聲的真實(shí)值，n'為信道噪聲第二估計(jì)值

其中

D和S分別為偏度和峰度，其中n_i表示真實(shí)噪聲向量中的第i個(gè)元素，n′_i表示卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出向量的第i個(gè)元素，表示樣本的均值。