本發(fā)明涉及極化碼的譯碼技術(shù)，具體涉及一種基于移位修剪度量值的ss-scl譯碼算法，可以提高sclf譯碼方法的誤碼性能，并減少延遲。

背景技術(shù)：

1、極化碼的性能隨著碼長的無限增加可以逼近香農(nóng)極限，被廣泛應(yīng)用于5g移動通信系統(tǒng)。但是在碼長有限長的情況下，串行消除(sc)譯碼器的糾錯(cuò)性能不如turbo碼和低密度奇偶校驗(yàn)碼(ldpc)。

2、為了解決這個(gè)問題，提出了連續(xù)消除列表(scl)譯碼，其在高snr下產(chǎn)生與最大似然(ml)譯碼相當(dāng)?shù)募m錯(cuò)性能。通過將循環(huán)冗余校驗(yàn)(crc)比特與極化碼級聯(lián)，獲得了進(jìn)一步的改進(jìn)。比特翻轉(zhuǎn)是一種在譯碼失敗時(shí)，通過在額外的譯碼嘗試中翻轉(zhuǎn)低可靠性比特來提高sc譯碼器糾錯(cuò)性能的方法。譯碼失敗的主要原因是由于信道噪聲導(dǎo)致的比特中的單個(gè)錯(cuò)誤而發(fā)生的。因此，通過找到第一個(gè)錯(cuò)誤位并翻轉(zhuǎn)它，可以避免錯(cuò)誤傳播。通過采用不同的方案選擇低可靠性比特和多比特翻轉(zhuǎn)算法，進(jìn)一步改進(jìn)了這一思想。這些方法的誤碼性能可以接近平均列表大小的scl解碼的誤碼性能，而不是crc輔助scl解碼的誤碼性能。

3、y.yongrun等人(y.yongrun,p.zhiwen,l.nan?and?y.xiaohu,“successivecancellation?list?bit-flip?decoder?for?polar?codes,“10th?internationalconference?on?wireless?communications?and?signal?processing(wcsp),hangzhou,2018,pp.1-6.)提出將比特翻轉(zhuǎn)方法用于ca-scl譯碼，當(dāng)碼長為256和512，碼率為1/2時(shí)，糾錯(cuò)性能提高了0.15-0.25db。自適應(yīng)crc輔助scl解碼通過在解碼失敗時(shí)將列表大小(l)增加兩倍來提高性能。但是，增加列表大小不僅會增加復(fù)雜性，而且還需要足夠的硬件資源來支持它。

4、上述方法要么無法在列表數(shù)較大的情況下優(yōu)于crc輔助的scl解碼，要么需要更大的硬件資源。需要一種不需要額外硬件資源就能顯著提高性能的低復(fù)雜度解碼方案。通過改變修剪規(guī)則以避免正確路徑的消除，而不是在crc輔助scl解碼中翻轉(zhuǎn)低可靠性位以避免錯(cuò)誤傳播。本發(fā)明可它可以以更少的嘗試次數(shù)勝過比特翻轉(zhuǎn)方法，從而降低復(fù)雜性。與比特翻轉(zhuǎn)方案類似，當(dāng)譯碼失敗時(shí)，需要進(jìn)行額外的譯碼嘗試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對sclf譯碼在中低信噪比下存在一些無效的單次翻轉(zhuǎn)并且性能提升較小的問題，提出一種基于移位修剪度量值的ss-scl譯碼算法。其特征在于，根據(jù)極化碼的scl譯碼失敗時(shí)的每一個(gè)比特的2l條路徑pm值的信息，生成移位修剪度量值，并考慮到了信道噪聲所引起的錯(cuò)誤，而且提出了一種移位修剪集合的構(gòu)造方法，使得所提出的基于移位修剪度量值的ss-scl譯碼算法在一定程度上提升了誤碼的性能。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的主要內(nèi)容分為4部分：

3、步驟1：首先對接收到的序列執(zhí)行scl譯碼，保留每個(gè)比特的pm值，同時(shí)在幸存路徑的長度達(dá)到l的時(shí)候構(gòu)造集合s1與s2，因?yàn)榍懊鎮(zhèn)€比特所在的路徑并沒有達(dá)到最大保留路徑數(shù)l，所以前面?zhèn)€比特不能作為移位修建的集合。s1構(gòu)造的方法是計(jì)算后面l條路徑的pm值之和乘以錯(cuò)誤傳播因子α1，然后減去前面l條路徑的pm值之和得到移位修剪度量值其中移位修剪度量值導(dǎo)出的過程如下：

4、定義第i個(gè)信息比特的不可靠度為

5、

6、由于譯碼器無法獲取正確譯碼序列的信息，wang等人(c.-h.wang,y.-h.pan,y.-h.lin?and?y.-l.ueng,"post-processing?for?crc-aided?successive?cancellationlist?decoding?of?polar?codes,"in?ieee?communications?letters,vol.24,no.7,pp.1395-1399,july?2020,doi:10.1109/lcomm.2020.2986765.)將上述概率做了近似，如下

7、

8、那么上述不可靠度可以改寫為

9、

10、定義第i個(gè)信息比特的可靠度為m(i)

11、

12、但是，一旦前面比特出現(xiàn)錯(cuò)誤，后面的比特有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的傳播，造成后面l條路徑的pm值較大，這樣m(i)值比較小，為了緩解錯(cuò)誤的傳播，對上式加入錯(cuò)誤傳播因子α值得到

13、

14、其中計(jì)算公式為

15、

16、其中sign表示符號函數(shù)，大于0，結(jié)果為1，小于0結(jié)果為-1；

17、所述接收序列的對數(shù)似然比計(jì)算公式為

18、

19、將從小到大排序得到s1，s2構(gòu)造的方法是計(jì)算后面l條路徑的pm值之和乘以錯(cuò)誤傳播因子α2，然后減去前面l條路徑的pm值之和得到將其從小到大排序得到s2。使用兩個(gè)錯(cuò)誤傳播因子的主要原因是為了降低單個(gè)α值所帶來的置信度的偏差。計(jì)算移位修剪集合s，并且設(shè)定最大移位次數(shù)為t2。分別取集合s1與s2的前面n(n≥2)個(gè)元素組成集合c1與c2，通過增大n的大小，取集合c1與c2的交集為s，直到集合s元素的個(gè)數(shù)達(dá)到了移位修剪最大次數(shù)t2為止，集合s也就是移位修剪的集合。

20、步驟2：執(zhí)行信道錯(cuò)誤處理方案，也就是改變不可靠的信息比特經(jīng)過信道傳輸后的接收信號值y，嘗試將其翻轉(zhuǎn)并適當(dāng)放大，信息比特所對應(yīng)的y的絕對值很小被認(rèn)為是不可靠的，因?yàn)槠錃W幾里得距離較大，故將信息比特所對應(yīng)的y的絕對值進(jìn)行排序，取前面t1個(gè)元素組成集合v，首先將v中第i(i初始化為1)個(gè)元素，將其接收信號值設(shè)置為表達(dá)式如下

21、

22、其中表示原始的不可靠的信息比特經(jīng)過信道傳輸后的接收信號值，β為放大倍數(shù)，β>1。然后執(zhí)行ca-scl譯碼，當(dāng)譯碼到最后一個(gè)比特時(shí)執(zhí)行crc校驗(yàn)，輸出通過crc校驗(yàn)并且pm值最小的那一條路徑，如果沒有路徑通過crc校驗(yàn)?zāi)敲磮?zhí)行步驟3。

23、步驟3：執(zhí)行基于移位修剪的重譯碼，重譯碼過程順序移位s中的比特，每次重譯碼僅移位修剪一個(gè)比特；如果重譯碼過程通過了crc校驗(yàn)，則輸出正確的譯碼路徑，否則繼續(xù)移位集合s中的下一個(gè)比特，當(dāng)重譯碼次數(shù)達(dá)到t2次時(shí)還未得到正確的譯碼序列，則令i＝i+1，繼續(xù)執(zhí)行步驟2，當(dāng)i>t1時(shí)，那么譯碼失敗，輸出第一次ca-scl譯碼中pm值最小的那一條路徑。

24、本發(fā)明的有益效果在于：該算法可以和sclf譯碼對比下提高誤碼性能，高信噪比性能提升顯著。

技術(shù)特征：

1.一種基于移位修剪度量值的單比特移位串行抵消列表(single-bit?shiftedsuccessive?cancellation?list，ss-scl)譯碼算法，其特征在于，該方法考慮到了由于信道噪聲引起的錯(cuò)誤，并且所提出的度量值考慮到了當(dāng)前位的路徑度量(path?metric，pm)，該方法的具體步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于移位修剪度量值的單比特移位串行消除列表譯碼算法；本發(fā)明綜合考慮了由于信道噪聲引起的錯(cuò)誤以及譯碼錯(cuò)誤，并提出了一個(gè)理論公式用于計(jì)算出每一個(gè)信息位的移位修剪度量值以及一種移位修剪集合構(gòu)造的方法。該方法對比SCLF譯碼算法和SPL譯碼算法具有更低的誤碼率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃勝,韓飛,張延,劉曦,甘霖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10