[發明專利]基于子矩陣校驗的SCAN-BF提前翻轉譯碼器

在審

• 申請號: 202011354855.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112422135A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王秀敏;鄭志軍;李君;李正權
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于子矩陣校驗的SCAN?BF提前翻轉譯碼器，由分段子矩陣校驗模塊、構建翻轉信息位集合模塊和提前比特翻轉模塊組成。實驗采用5G協議信道排序矩陣。SCAN?BF譯碼首先統計出錯概率較高的ε個信息位構建錯誤集合ξ，再通過分段子矩陣校驗提前判斷本次譯碼是否失敗。當第m段子因子圖的子矩陣校驗失敗時，從子因子圖譯碼序列中選T個LLR值較小且位于集合ξ中的信息位，得到待翻轉索引集合依次進行單比特翻轉。實驗仿真表明當N＝256，翻轉次數T＝32時，SCAN?BF譯碼器相比于SCAN譯碼器有0.6dB的增益。本發明能夠根據子矩陣校驗、統計錯誤集合及LLR較小值方法迅速定位錯誤比特，提前判斷本次譯碼是否失敗，從而終止譯碼，降低了譯碼時延。

技術領域

本發明涉及電子通信技術領域，尤其涉及極化碼信道譯碼技術領域，在譯碼過程中通過分段子矩陣校驗，提前判斷子因子圖信息位是否譯碼失敗，根據統計錯誤集合和對數似然比(log-likelihood ratio，LLR)較小值方法設計軟刪除翻轉(softcancellationbit-flip，SCAN-BF)譯碼器。

背景技術

2009年Arikan提出了信道極化概念，通過對相同信道進行組合，再對合成之后的信道進行拆分，拆分之后形成的信道容量一部分趨近于0，另外一部分趨近于1，形成兩極分化的現象。極化碼是一種基于信道極化提出的新型信道編碼，迄今為止唯一可以達到香農極限的信道編碼方法，在編碼理論上具有里程碑式意義。極化碼翻轉譯碼思想源于連續刪除(successive cancellation，SC)譯碼算法。在SC譯碼中，由于碼字之間存在關聯，上一位的錯誤比特判決會影響到下一位以及之后的比特判決。錯誤的比特判決由信道噪聲導致，O.Afisiadis等人論述了僅由信道噪聲造成的一位和兩位的錯誤比特判決相對頻率高達99％，并首先提出了SC翻轉(SC-Flip)譯碼算法。L.Chandesris等人提出一個優化的度量器能更精確地查找SC譯碼過程中出現第一個譯碼錯誤的概率，提升了SC Flip譯碼器的糾錯性能。Z.Zhang等人通過實驗和理論構建了具有高概率(大于99％)出錯的信息位關鍵集合，并證明了當SC譯碼失敗，第一個不正確的信息位基本位于該關鍵集(critical set，CS)。基于SC翻轉譯碼思想，Y.Yu等人將Bit-Flip的概念引入BP譯碼器并提出兩種翻轉方法：當BP譯碼失敗時采用G-matrix校驗的方法找出不可靠的信息位從而進行翻轉；借助Z.Zhang等人提出的CS概念識別不可靠的信息位，進行了單比特翻轉和多比特翻轉。

基于SC和BP的翻轉譯碼思想，本發明提出了一種基于子矩陣校驗的SCAN-BF提前翻轉譯碼器，在譯碼過程中通過分段子矩陣校驗的方法提前判斷是否需要翻轉譯碼，當SCAN譯碼發生錯誤時及時終止譯碼，避免出現錯誤擴散并減少不必要的譯碼時延消耗，然后通過統計錯誤集合和LLR較小值方法尋找錯誤的信息位并進行翻轉譯碼。而且根據華為5G協議的信道極化排序矩陣在加性高斯白噪聲(additive white gaussian noise，AWGN)信道下進行了仿真，實驗結果證明在5G短碼通信系統中，所提出的SCAN-BF譯碼器獲得了較好的糾錯性能提升。當碼長為256、碼率為0.5、BER＝10^-u并且翻轉次數T＝32時，SCAN-BF譯碼器的誤碼率相比于SCAN譯碼器提升了0.6dB的譯碼性能。

發明內容

本發明為了優化SCAN的譯碼性能，提出了一種基于子矩陣校驗的SCAN-BF提前翻轉譯碼器。