[發(fā)明專利]一種Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910053433.6
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109818627B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家豪;蔣哲棟;茹田力;胡振宇;葉敦范
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明公開了一種Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法與系統(tǒng)，首先在預(yù)先給定的性能退化參數(shù)下，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計和蒙特卡羅仿真的方法獲取剪枝門限；然后將得到的剪枝門限應(yīng)用于Polar碼SCL譯碼算法進行剪枝，獲得盡可能低的譯碼復(fù)雜度；最后根據(jù)計算出的多組門限與信噪比值，得到剪枝門限與信噪比之間的函數(shù)關(guān)系。本方法的優(yōu)點在于：可以根據(jù)信噪比狀況的不同調(diào)整剪枝門限，以獲取更低的算法復(fù)雜度；得到了剪枝門限與信噪比之間的函數(shù)關(guān)系，對于各種信噪比狀況都能快速得到相應(yīng)的剪枝門限。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Polar碼譯碼領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Polar碼是在信道極化理論基礎(chǔ)上，使用N個信道中的K個可靠信道來傳輸信息并且在其余的不可靠信道上使用收發(fā)雙方都已知的固定信息(通常為0)填充。在接收端，最初使用串行抵消(SC,Successive Cancellation)算法進行譯碼。由于SC譯碼的誤碼性能并不夠理想，學(xué)者們提出了置信度傳播(BP,BeliefPropagation)譯碼算法、線性規(guī)劃(LP,LinearProgramming)譯碼算法等。這些算法取得了一定的編碼增益，但增益仍然不夠明顯。

為了提升Polar碼的誤碼率性能，學(xué)者們對SC算法進行改進，由此產(chǎn)生了串行抵消列表(SCL,Successive Cancellation List)譯碼算法，并在此基礎(chǔ)上提出了帶冗余(CRC,Cyclic Redundancy Check)校驗的連續(xù)消除列表(CA-SCL,CRC-aided SuccessiveCancellation List)譯碼算法，CA-SCL算法的提出使Polar碼在某些特定的碼長獲得了與傳統(tǒng)的線性分組碼、Turbo碼和LDPC碼相比，相當(dāng)甚至更優(yōu)的誤碼性能。

Polar碼的SCL等列表類譯碼算法中，由于其算法的不可并行性，這類算法具有較高的算法復(fù)雜度，目前降低其算法復(fù)雜度主要有兩種方式：一種是利用信道可靠性來選擇進行SC譯碼或者SCL譯碼，另外一種是利用剪枝門限來縮小搜索寬度。在利用剪枝門限來縮小搜索寬度方式中，目前性能最好的剪枝算法為樹剪枝算法，目前的樹剪枝算法中，剪枝門限的獲取通常需要進行復(fù)雜的理論推導(dǎo)和計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中剪枝算法計算復(fù)雜度高的技術(shù)缺陷，提供了一種Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法與系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的其中一方面，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法包括以下步驟：

S1、在預(yù)先給定的性能退化參數(shù)tol下，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計和蒙特卡羅仿真的方法獲取不同信噪比s下的剪枝門限th；

S2、將得到的剪枝門限th應(yīng)用于Polar碼SCL譯碼算法進行剪枝；

S3、根據(jù)計算出的多組信噪比與門限值，得到剪枝門限th與信噪比s之間的擬合函數(shù)關(guān)系th(s)；

S4、獲取待Polar碼SCL譯碼時的實時信噪比，利用該擬合函數(shù)關(guān)系th(s)實時調(diào)整所述實時信噪比對應(yīng)的剪枝門限，進行剪枝算法實現(xiàn)Polar碼SCL譯碼。

進一步地，在本發(fā)明的Polar碼SCL譯碼算法的單門限剪枝方法中，步驟S1中，獲取剪枝門限th的方法包括：

S11、統(tǒng)計不同信噪比s狀況下的D_max值，其中D_max是某一次譯碼過程中所有的最大值，i表示譯碼到了第i個信息位，選取PM距離作為剪枝依據(jù)，表示譯碼到第i個信息位時，所有L條譯碼路徑中的最大PM值(Path Metric路徑度量值)與第l條譯碼路徑的PM值之間的差值，即當(dāng)?shù)趌條路徑為正確譯碼路徑時剪枝依據(jù)被記為

S12、根據(jù)步驟S11的統(tǒng)計結(jié)果，得到頻率分布點，擬合得到概率密度函數(shù)，根據(jù)概率密度函數(shù)得到分布函數(shù)F(x)；