[發明專利]一種基于CRC-LDPC-Polar級聯系統的BPL譯碼算法

在審

• 申請號: 202210352308.7
• 申請日: 2022-04-05
• 公開（公告）號: CN114785357A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 黃勝;張寄林;昝繼航;張琴
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H03M13/29
• 分類號: H03M13/29;H03M13/11;H03M13/13
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本發明提供了一種CRC?LDPC?Polar級聯系統的BPL譯碼算法。在級聯系統中采用循環冗余校驗和極化碼生成矩陣的反編碼碼字校驗作為早期停止準則，先采用BP譯碼算法，如果校驗不通過再采用BPL譯碼算法，通過減少級聯碼譯碼算法的迭代次數來降低級聯碼中BPL譯碼算法的譯碼復雜度。并且針對極化碼的BPL譯碼算法提出一種新的因子圖選取方法，該因子圖選取方法利用極化碼高斯近似構造法中極化信道對數似然比值的均值，來選擇BPL譯碼算法的L個譯碼因子圖，使得級聯系統的BPL譯碼算法在列表大小L較小時也能有較好的誤碼性能。

技術領域

本發明涉及信道編碼技術，尤其涉及極化碼的BPL譯碼算法，具體涉及一種CRC-LDPC-Polar級聯系統的BPL譯碼算法。

背景技術

極化碼由Arikan提出，是第一個理論上在二進制輸入離散無記憶對稱信道(Binary Input Discrete Memoryless Symmetric Channel,BI-DMSC)下達到香農限的信道編碼方案。兩種熟知的譯碼算法有串行抵消(Successive Cancellation，SC)和置信傳播(BeliefPropagation，BP)譯碼算法。BP譯碼算法是一個迭代的并行譯碼算法，并行的特性使它適用于低延遲和高吞吐的系統，但是其誤碼性能和SCL譯碼算法相比有很大的差距。

目前對于極化碼BP譯碼算法的改進，在文獻[1]首次提出了BPL(BeliefPropagation List)譯碼算法(Elkelesh A,Ebada M,Cammerer S,et al.Beliefpropagation list decoding of polar codes[J].IEEE Communications Letters,2018,22(8):1536-1539.)，有效的提升了BP譯碼算法的誤碼性能，其因子圖的選取方法是隨機選擇的，極化碼的不同因子圖表示形式如圖1所示，例如碼長N＝8的極化碼有log₂⁸?。?個不同的因子圖，圖1為其中的三個因子圖。文獻[2](DoanN,Hashemi S A,Mondelli M,et al.Onthe decoding ofpolar codes on permuted factor graphs[C]//2018IEEE GlobalCommunications Conference(GLOBECOM).IEEE,2018:1-6.)則是提出了一種碼字映射方法可以使得BPL譯碼器只用改變碼字序列，而不需要設計不同的BP譯碼器，使得BPL譯碼算法的軟硬件實現更加簡單，碼字序列和極化碼因子圖的對應關系如圖2所示，圖2左側的因子圖可以用右側的因子圖來表示，右側因子圖的結構與最原始的因子圖相同，只是輸入碼字序列的順序不同，這使得不同因子圖的軟硬件實現更簡單。另外，在文獻[3](周沈洋,白寶明,任兆豐,朱敏,李秉豪,唐瑞波.面向高吞吐傳輸的級聯極化碼BP List譯碼算法[J].西安電子科技大學學報,2020,47(06):58-65.)中提出一種將BPL譯碼算法運用到LDPC-Polar級聯系統中，在最佳路徑選擇上采用大數判決準則來輸出譯碼碼字，有效的提高了極化碼BP譯碼算法的誤碼性能。

然而，在同等的列表大小下，BPL譯碼算法和CA-SCL譯碼的誤碼性能相比仍有一些差距。為了取得更好的誤碼性能，BPL的列表大小需要取得較大，這就意味著復雜度的增加。因此本發明的目的在于提出一種基于CRC-LDPC-Polar級聯系統的BPL譯碼算法，在列表大小較小的情況下能擁有較低的譯碼復雜度，并且具有較好的誤碼性能。

發明內容

本發明的主要目的在于提升CRC-LDPC-Polar級聯系統的誤碼率性能和降低該系統的譯碼復雜度，在級聯系統中利用CRC校驗和極化碼生成矩陣的反編碼碼字校驗作為早期停止準則，先在最原始的因子圖上進行BP譯碼，這是因為在級聯碼中原始因子圖譯碼成功的概率已經很高，如果譯碼成功則可以不繼續進行BPL譯碼，直接終止譯碼。如果譯碼失敗，再進行BPL譯碼，以此來降低級聯系統中BPL譯碼算法的譯碼復雜度。并且提出一種新的因子圖選取方法，使得級聯系統中極化碼的BPL譯碼算法在L較小時也能有較好的誤碼性能。