[發(fā)明專利]基于碼距與極化信道可靠度的極化碼比特反轉(zhuǎn)譯碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010944595.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112087285B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李里;孫瀚辰;范平志
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/09;H03M13/13
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發(fā)明公開了一種基于碼距與極化信道可靠度的極化碼比特反轉(zhuǎn)譯碼方法，具體為：確定碼字的最小、次小碼重，按行重升序順序排列信息比特集合；發(fā)射機進行極化碼編碼，并經(jīng)過BPSK調(diào)制后發(fā)送，接收機將接收的極化碼碼字進行首次SCL譯碼；始構(gòu)造反轉(zhuǎn)序列；根據(jù)首次SCL譯碼結(jié)果和反轉(zhuǎn)序列來執(zhí)行多次比特反轉(zhuǎn)過程，每次比特反轉(zhuǎn)過程本質(zhì)為執(zhí)行一次特殊的SCL譯碼，直到譯碼成功。本發(fā)明與現(xiàn)有比特反轉(zhuǎn)方法相比，所提方法在中長碼場景下具有相近性能，在短碼場景下具有明顯性能增益，同時最大反轉(zhuǎn)次數(shù)不會受到碼長的影響；本發(fā)明所提方法有利于提高物聯(lián)網(wǎng)IoT或機器類通信MTC的短包傳輸性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于碼距與極化信道可靠度的極化碼比特反轉(zhuǎn)譯碼方法。

背景技術(shù)

土耳其教授Arikan基于信道極化現(xiàn)象提出的極化碼，是目前首個在理論上被證明可以達到二進制離散無記憶信道(binary-input discrete memoryless channel,B-DMC)對稱容量的碼字。極化碼已經(jīng)被第五代移動通信標(biāo)準(zhǔn)采納，作為5G中eMBB場景下控制信道的編碼方案。Arikan教授提出的串行消除譯碼算法(successive cancellation,SC)在碼長有限的情況下，由于比特信道未能完全極化，會造成系統(tǒng)誤碼率性能的衰退。而串行消除列表譯碼算法 (successive cancellation list,SCL)可以通過保存多條譯碼路徑來彌補性能損失。在列表長度適當(dāng)?shù)那闆r下，SCL譯碼算法的性能可以超過3GPP標(biāo)準(zhǔn)中部分LDPC碼，也可以逼近最大似然準(zhǔn)則的譯碼性能。此外，串行消除堆棧譯碼算法(successivecancellation stack,SCS)、串行消除混合譯碼算法(successive cancellation hybrid,SCH)等均可提升有限碼長極化碼的譯碼準(zhǔn)確性。目前較為主流的譯碼算法是在SCL的基礎(chǔ)上，進一步引入循環(huán)冗余校驗碼(cyclic redundancy check,CRC)或奇偶校驗碼(paritycheck,PC)，通過多項式來校驗譯碼碼字是否正確，從而提高譯碼正確率。

通過CRC或PC可以判斷譯碼結(jié)果是否正確，但對于錯誤比特?zé)o法進行定位并糾錯。而比特反轉(zhuǎn)則有可能糾正譯碼序列中的錯誤比特，即當(dāng)首次譯碼失敗后，進行第二次譯碼，在第二次譯碼時，把第一次譯碼結(jié)果中高出錯概率部分的比特譯碼結(jié)果反轉(zhuǎn)，將比特反轉(zhuǎn)后會進一步影響后續(xù)譯碼過程中信息傳遞效果，從而提升系統(tǒng)性能。SC、SCL譯碼序列中的錯誤比特主要由兩類因素造成：(1).已有錯誤比特導(dǎo)致的錯誤信息傳遞效應(yīng)。(2).系統(tǒng)噪聲與干擾。第一個出錯的比特僅受噪聲或干擾影響，比特反轉(zhuǎn)的目的是消除譯碼過程中最先出錯的比特導(dǎo)致的錯誤信息傳遞的影響。具體過程是針對出錯概率較高的比特譯碼結(jié)果進行反轉(zhuǎn)操作，提升譯碼正確率。

目前比特反轉(zhuǎn)的研究主要從信息論出發(fā)分析比特級極化信道可靠度，從先驗概率或后驗概率的角度挑選錯誤概率最大的比特集合作為反轉(zhuǎn)序列。從文獻搜索結(jié)果來看，主要包括以下一些主流方案：

第一種方案，從傳統(tǒng)信息論的角度出發(fā)。根據(jù)后驗概率對數(shù)似然值的絕對值，從信息比特錯誤概率的角度來分析每個信息比特的可靠度。為了使判決標(biāo)準(zhǔn)更精確，還通過蒙特卡洛算法引入擾動因子對似然值進行修正，優(yōu)化錯誤概率的估計值。該方法依據(jù)嚴(yán)格的理論分析，對錯誤概率的估計較為準(zhǔn)確，相比其他方法性能增益較高。但此算法在引入優(yōu)化因子的過程中使用了蒙特卡洛算法，增加了計算開銷，且不利于硬件實現(xiàn)，有較高的硬件實現(xiàn)難度。