[發明專利]一種極化碼的BP譯碼中雙曲函數的計算裝置及方法

在審

• 申請號: 202210311751.X
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114665889A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 譚定富;武傳國;唐兵;是元吉
• 申請（專利權）人: 上海擎昆信息科技有限公司
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 劉桂芝

本發明提供了一種極化碼的BP譯碼中雙曲函數的計算裝置及方法，包括第一區間計算單元、第二區間計算單元和第三區間計算單元；將雙曲函數的正定義域分成第一區間段、第二區間段和第三區間段；第一區間計算單元，用于根據第一預設函數得到雙曲函數在第一區間段的函數值；第二區間計算單元，用于根據輸入x和第二區間段的預制參數表生成對應的泰勒多項式函數，根據泰勒多項式函數得到雙曲函數在輸入x的函數值；第三區間計算單元，用于根據第二預設函數得到雙曲函數在第三區間段的函數值。本發明降低了計算裝置的實現復雜度，保證了擬合的精度，提高了譯碼性能，可低成本實現5G譯碼需求。

技術領域

本發明涉及信道譯碼領域，尤指一種極化碼的BP譯碼中雙曲函數的計算裝置及方法。

背景技術

在2016年，3GPP決定將極化碼(Polar碼)作為5G中控制信道的信道編碼方案。極化碼的譯碼算法主要有連續刪除(Successive cancellation，SC)譯碼算法和置信傳播(BeliefPropagation，BP)譯碼算法。

SC譯碼計算復雜度低，并且有良好的糾錯性能，但是由于SC算法內在的串行運算結構，它存在長時間的譯碼延遲。和SC譯碼相比，BP譯碼由于其內在并行結構，譯碼延遲遠小于SC譯碼。

圖5示意性地示出了傳統BP譯碼的因子圖。如圖5所示，極化碼通過n階段的因子迭代來實現譯碼(圖中n＝3)。圖6示出了圖5的因子圖中的一個處理單元，包括一組相連的“+”和“＝”的因子以及與它們相連的4個節點，其中以i和j來表示節點的編號，N為Polar碼的維度。

在BP譯碼過程中，每一個節點都伴隨著兩類消息，向左傳播的消息L和向右傳播的消息R，這兩類消息又被稱為置信度消息。如圖5，譯碼時，首先從最左側的節點向右計算最新的消息R，直至傳播至最右側的節點，然后從右向左計算最新的消息L，直至傳播至最左側的節點，傳播一個來回計作一次迭代。在每次迭代之后，按以下公式對消息R和L進行更新：

其中1≤i≤n,1≤j≤N,N＝2ⁿ，迭代更新函數g(x1,x2)＝2arctanh(tanh(x1/2)tanh(x2/2))，涉及雙曲正切函數和反雙曲正切函數的計算。雙曲正切函數為其定義域為(負無窮大，正無窮大)；反雙曲正切函數為

BP譯碼需要進行多次迭代才能得到可靠的譯碼結果，但每次迭代包含大量的雙曲正切函數和反雙曲正切函數的計算，計算比較復雜，這導致譯碼器的硬件實現復雜度較高，不利于實際應用。

通信系統通常采用數字信號處理器(DSP)進行譯碼處理，為了降低DSP器件的處理復雜度，常用分段線性表達式來近似雙曲正切函數和反雙曲正切函數。如果分段少，則精度不夠高，影響了譯碼算法的性能；為了精度，如果分段多，又會導致判斷復雜，計算時延大。

發明內容

本發明的目的是提供一種極化碼的BP譯碼中雙曲函數的計算裝置及方法，用于解決現有技術中BP譯碼算法雙曲函數的近似計算的精度不高或分段太多的問題。

本發明提供的技術方案如下：

一種極化碼的BP譯碼中雙曲函數的計算裝置，包括：將所述雙曲函數的正定義域分成三個區間段，分別為第一區間段、第二區間段和第三區間段；

所述正定義域計算模塊包括第一區間計算單元、第二區間計算單元和第三區間計算單元；

所述第一區間計算單元，用于若輸入x位于第一區間段，根據第一預設函數得到所述雙曲函數在所述輸入x的函數值；

所述第二區間計算單元，用于若輸入x位于第二區間段，根據所述輸入x和所述第二區間段的預制參數表生成對應的泰勒多項式函數，根據所述泰勒多項式函數得到所述雙曲函數在所述輸入x的函數值；