[發(fā)明專利]一種極化碼特殊形式節(jié)點(diǎn)的快速譯碼方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210541236.0
• 申請(qǐng)日: 2022-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114978197A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王中風(fēng);陳弘煒;周楊燦;汪煜凱;吳凱;鄭耀杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M13/13
• 分類號(hào): H03M13/13
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種極化碼特殊形式節(jié)點(diǎn)的快速譯碼方法。設(shè)極化碼的某一節(jié)點(diǎn)的葉節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的比特位為(u₀，u₁，...，u_N?1)，其中N＝2ⁿ，若其符合u₀，u₁，...，u_N/2?2，u_N/2，u_N/2+1，...，u_N?2均為凍結(jié)比特，僅有u_N/2?1，u_N?1為信息比特，稱此節(jié)點(diǎn)為雙重復(fù)(Binary Repetition，BI?REP)節(jié)點(diǎn)。本方法可以繞過(guò)原始的串行抵消(SC)譯碼過(guò)程，直接估計(jì)碼字比特，無(wú)需對(duì)BI?REP節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，在避免大量計(jì)算的同時(shí)降低譯碼延時(shí)。并且該方法與傳統(tǒng)的對(duì)子節(jié)點(diǎn)全部訪問(wèn)的方法是完全等價(jià)的，不會(huì)引起任何譯碼性能損失。上述優(yōu)勢(shì)使本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種極化碼特殊形式節(jié)點(diǎn)的快速譯碼方法。

背景技術(shù)

極化碼是一種新型的信道編碼方式，是第一種被嚴(yán)格證明了的可以達(dá)到對(duì)稱二進(jìn)制輸入離散無(wú)記憶信道(例如二進(jìn)制對(duì)稱信道和二進(jìn)制擦除信道)的容量的現(xiàn)代糾錯(cuò)碼。極化碼于2008年由土耳其畢爾肯大學(xué)Erdal Arikan教授首次提出，并受到學(xué)界廣泛關(guān)注，成為編碼界的新星。極化碼技術(shù)基于信道極化現(xiàn)象：當(dāng)組合信道的數(shù)量趨近于無(wú)窮大時(shí)，一部分信道會(huì)趨向無(wú)噪信道，另一部分信道則會(huì)趨向于全噪信道。此時(shí)，利用無(wú)噪信道傳輸有用信息，而用全噪信道傳輸約定好的信息，即可達(dá)到香農(nóng)限。極化碼已經(jīng)成為最新的移動(dòng)通信系統(tǒng)5G中控制信道的編碼方案。

目前，常用的極化碼編碼、譯碼過(guò)程分離無(wú)噪信道與全噪信道的方法是在待傳輸內(nèi)容中設(shè)置凍結(jié)比特位作為通信雙方約定的信息，參與信息比特的估計(jì)。極化碼經(jīng)典的串行抵消(SC)譯碼過(guò)程可以看作是對(duì)一棵完全二叉樹(shù)的深度優(yōu)先搜索的過(guò)程。二叉樹(shù)的葉節(jié)點(diǎn)即對(duì)應(yīng)極化碼待編碼向量的每一個(gè)比特。SC譯碼串行地訪問(wèn)二叉樹(shù)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每當(dāng)訪問(wèn)到一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)時(shí)就譯出對(duì)應(yīng)的比特。故SC譯碼天然具有譯碼速度慢，譯碼耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

本發(fā)明通過(guò)觀察極化碼中凍結(jié)比特與信息比特的分布，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的分布模式，并據(jù)此在譯碼二叉樹(shù)中識(shí)別了一種特殊形式的節(jié)點(diǎn)，可稱之為雙重復(fù) (BinaryRepetition，BI-REP)節(jié)點(diǎn)，并提出了針對(duì)BI-REP節(jié)點(diǎn)的快速譯碼方法。此方法無(wú)需訪問(wèn)該節(jié)點(diǎn)派生出的子節(jié)點(diǎn)，在避免大量計(jì)算的同時(shí)降低了譯碼延時(shí)，并且與傳統(tǒng)SC譯碼算法是完全等價(jià)的，不會(huì)引起任何的性能損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)極化碼原始的SC譯碼存在的譯碼速度慢、譯碼延遲長(zhǎng)的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種針對(duì)BI-REP這一特殊形式節(jié)點(diǎn)的快速譯碼方法，達(dá)到了加速譯碼的過(guò)程、降低譯碼延遲且不造成任何性能損失的效果。

令(u₀，u₁，...，u_N-1)表示BI-REP節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的待編碼比特，其中u₀，u₁，...， u_N/2-2，u_N/2，u_N/2+1，...，u_N-2均為凍結(jié)比特，即0，僅有u_N/2-1，u_N-1為信息比特。令 (x₀，x₁，...，x_N-1)為(u₀，u₁，...，u_N-1)經(jīng)過(guò)極化編碼后的比特。令(L₀，L₁，...，L_N-1)表示節(jié)點(diǎn)接收到的LLR。本發(fā)明包括以下步驟：

若采用克羅內(nèi)克(Kronecker)編譯碼方式：

(1)計(jì)算

(2)計(jì)算