[發明專利]一種基于Polar編譯碼樹的多元碼編譯碼方法及系統

有效

• 申請號: 202011089760.6
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112187290B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 馬嘯;畢勝;王千帆;蔡穗華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13;H03M13/09;H03M13/27
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于Polar編譯碼樹的多元碼編譯碼方法及系統，方法包括以下步驟：設計Polar編譯碼樹；利用設計的Polar編譯碼樹，進行編碼；進一步編碼，在Polar編碼樹根節點得到所有傳輸的碼字；碼字經過調制器調制，發送到信道；信宿接收信號，解調得到每一幀每一個比特的后驗概率；根據得到的后驗概率，進行SC譯碼；葉子節點根據父節點傳遞來的譯碼信息，進行本節點譯碼，將自己的譯碼結果返回給父節點；Polar譯碼樹根節點得到左右子節點譯碼結果，合并得到Polar譯碼樹根節點的譯碼碼字，完成信息傳輸。本發明針對Polar碼的譯碼樹，根據其極化結果來替換子樹，從而實現靈活多樣的級聯編譯碼方案，使用不同的級聯方案，可以從性能或者時延上獲得增益。

技術領域

本發明屬于信道編碼技術領域，具體涉及一種基于Polar編譯碼樹的多元碼編譯碼方法及系統。

背景技術

2009年土耳其教授Arikan提出Polar碼(極化碼)，Polar碼是5G無線通信系統的標準編碼方案。Polar碼的主要譯碼方案是SC譯碼(連續對消譯碼)，在Polar碼碼長無限長時，使用SC譯碼可以逼近最大似然譯碼(ML)性能。SC譯碼，及其改進SCL(連續對消列表譯碼)、CRC-SCL譯碼是Polar碼的主流譯碼方案，其性能優越，但主要問題是SC譯碼是串行譯碼，譯碼時間延遲較長，從而限制Polar碼譯碼的吞吐量。

現有技術中有技術方案為提升Polar碼的吞吐量，將Polar碼譯碼樹進行特殊處理。對于全為凍結比特的子樹，即可直接返回全0，不用繼續進行SC譯碼；而針對全黑的子樹即可直接進行硬判決，不用繼續進行SC譯碼。這些特殊處理減少了SC譯碼的譯碼時延。但是，該技術方案僅僅是針對節點特殊節點進行考慮，其僅僅沒有考慮編碼級聯和譯碼方法和結合，無法改善SC譯碼等方案的性能，目標僅僅為減少時延，且有些處理會造成性能損失。其根本原因是該方案僅僅是對譯碼樹譯碼方式的特殊處理，并未對譯碼子樹和譯碼方法進行本質修改。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種基于Polar編譯碼樹的多元碼編譯碼方法及系統，方法通過使用樹結構來看待Polar碼的編譯碼過程，使用其信道極化結果，根據極化結果來判斷信道容量的分配，從而選擇適當的編譯碼方式，來構造多樣靈活的Polar碼級聯其他碼的編碼方案。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供的一種基于Polar編譯碼樹的多元碼編譯碼方法，應用于通信系統，包括以下步驟：

設計Polar編譯碼樹，所述編譯碼樹的葉子節點分為凍結比特節點和非凍結比特節點，所述凍結比特節點在編碼時置零，所述非凍結比特節點在編碼時放置信息序列，所述信息序列為信源產生的消息序列；所述設計編譯碼樹的具體步驟為：

將Polar譯碼樹按照信道容量進行子樹劃分，從而用其他碼字的編碼方案來替換部分子樹；

所述替換部分子樹具體為：遇到信道容量小的子樹，采用LDPC碼來替換子樹，遇到信道容量大的子樹，采用BCH碼替換子樹；所述LDPC碼糾錯能力強，BCH碼復雜度低、時延低；

利用設計的Polar編譯碼樹，將信源產生的信息序列放在編譯碼樹的非凍結比特節點位置，進行Polar碼編碼；

在得到葉子節點的碼字后，對所有碼字按照Polar編碼樹的規則進行進一步編碼，在Polar編碼樹根節點得到所有傳輸的碼字；

碼字經過調制器調制，發送到信道；信宿接收信號，解調得到每一幀每一個比特的后驗概率；

根據得到的后驗概率，放到Polar譯碼樹的根節點，即字長度為n，則根節點存儲n個后驗概率信息，按Polar譯碼樹節點規則進行SC譯碼，向子節點傳遞譯碼信息，直到譯碼到葉子節點；

葉子節點根據父節點傳遞來的譯碼信息，進行本節點譯碼，將自己的譯碼結果返回給父節點；