一种极化码置信传播译码方法、设备和存储介质技术

本发明专利技术公开一种极化码置信传播译码方法、设备和存储介质，其中方法包括下列步骤：对译码器接收的信息进行置信传播译码；判断置信传播译码的译码结果是否满足判定条件，若满足则不再执行置信传播译码，否则基于译码结果生成翻转集合；根据翻转集合，进行基于翻转的译码。本发明专利技术可以达到高译码吞吐率同时达到连续消除列表译码方法和设备的纠错性能，可以迭代地输出软信息，使联合检测译码、LDPC和极化码的共架构设计成为可能。

【技术实现步骤摘要】
一种极化码置信传播译码方法、设备和存储介质
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种极化码置信传播译码方法、设备和存储介质。
技术介绍
移动通信已经经历了第一代模拟通信(1G)到第四代移动通信(4G)的发展历程，目前已进入了第五代移动通信(5G)产业化的应用阶段。5G提出了三个应用场景，包括增强移动宽带(eMBB)、超低时延高可靠通信(URLLC)和海量机器类通信(MMTC)场景，分别要求面向高速率、低时延高可靠性和高连接密度的应用需求。信道编译码是通信系统的重要组成部分之一，其作用是通过增加冗余信息提高数字信号的传输可靠性。在5G信道编译码标准化制定过程中，Turbo2.0码、低密度奇偶校验(LDPC)码和极化码曾入选候选方案。2016年，3GPPRAN1第87次会议决定LDPC码为5GeMBB场景数据信道编解码方案，极化码为5GeMBB场景控制信道编解码方案。具体地，极化码将应用于物理层上行链路控制信道、下行链路控制信道和广播信道。根据3GPP制定的编码标准，极化码将与循环冗余校验(CRC)码进行级联，其中CRC码起到辅助校验的作用以提升译码性能。3GPP标准只规定了极化码的编码方案，但没有对译码方案进行定标。在标准制定过程中，连续消除列表(SCL)译码算法被选为基准算法以评估极化码的性能。在SCL译码过程中，L个候选码字被同时保留，在最后一个比特或子节点结束计算后，选择出满足CRC校验的最可靠的候选码字最为最终译码结果。尽管在CRC的辅助校验下SCL译码可以达到并超过由于LDPC和Turbo码的纠错性能，但是其串行译码的性质限制了译码吞吐率，使其难以达到eMBB场景所要求的峰值速率。置信传播(BP)译码是信道编译码的主流译码算法之一，其在LDPC译码中得到了广泛的应用，但由于其纠错性能远不如SCL译码的纠错性能，一直以来并没有得到广泛的关注。随着极化码成为5G标准码之一，BP译码算法凭借高吞吐率的优势成为焦点，越来越多的工作开始研究如何提升BP译码的纠错性能。但BP译码中各个比特存在强相关性使理论分析较为困难，且CRC难以发挥像在SCL译码中一样的辅助作用，目前还没有可以达到CRC辅助的SCL译码性能的BP译码算法。但是，一旦纠错性能问题得以解决，BP译码算法将有成为下一代通信系统中极化码译码方案的强力候选者。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种具有高纠错性能的极化码置信传播译码方法，以克服上述技术问题。为实现以上目的的一个或多个，本专利技术提供以下技术方案。按照本专利技术的第一方面，提供一种极化码置信传播译码方法，其包括下列步骤：步骤1、对译码器接收的信息进行置信传播译码；步骤2、判断所述置信传播译码的译码结果是否满足判定条件，若满足则不再执行置信传播译码，否则基于所述译码结果生成翻转集合；步骤3、根据所述翻转集合，进行基于翻转的译码。作为优选实施例，当最大翻转阶数Ω为1时，所述生成翻转集合的步骤为：根据所述置信传播译码在比特端输出的软信息向量，在预设索引搜索范围内寻找绝对值最小的T1个元素，对应的T1个索引值构成翻转集合，其中T1是预设的所述翻转集合的长度。作为优选实施例，所述的预设索引搜索范围为非冻结位集合或非冻结位集合的子集，当预设索引搜索范围的大小等于预设的所述翻转集合的长度时，所述翻转集合直接由预设索引搜索范围内的比特序号构成。作为优选实施例，所述基于翻转的译码操作的步骤为：依次根据所述翻转集合中的元素执行比特翻转操作，然后进行置信传播译码以生成对应于所述翻转集合中的元素的译码结果，并在每次置信传播译码之后，判断所述译码结果是否满足所述判定条件。作为优选实施例，所述方法还包括：当最大翻转阶数Ω为1时，若任一置信传播译码的译码结果满足所述判定条件，则译码终止，或者，当所述比特翻转遍历了所述翻转集合的元素，译码终止。作为优选实施例，所述判定条件具体是：CRC校验是否成功,或者CRC校验是否成功同时译码结果是否收敛，或者，当极化码未级联CRC码时，所述置信传播译码操作的结果和是否满足的校验，其中为编码向量的译码结果，表示比特向量的译码结果，G为极化码编码矩阵。作为优选实施例，所述比特翻转的步骤为：翻转第i个比特，即根据所述置信传播译码对第i个比特的估计值将向右传递的软信息R0,i赋值为其中τ为正实数，i指代任一非冻结比特的序号。作为优选实施例，所述方法还包括：当最大翻转阶数Ω大于1时，翻转阶数为ω的所述基于翻转的译码在翻转阶数为ω-1的所述基于翻转的译码的基础上进行；若翻转阶数为ω-1的所述基于翻转的译码中所有译码结果均未满足所述判定条件，则建立对应于翻转阶数ω的翻转集合Sω，Sω基于Sω-1建立，基于Sω-1中Tω,ω-1个元素对应的所述译码结果分别选择Tω,ω个比特，以构成Sω；翻转阶数为ω的所述基于翻转的译码步骤为：根据Sω中的元素执行比特翻转操作并进行所述置信传播译码以生成对应于Sω中的元素的译码结果，并在每次所述置信传播译码操作之后，判断所述译码结果是否满足所述判定条件；翻转阶数为ω时，所述置信传播译码的次数为Tω＝Tω,ω-1×Tω,ω，对于最大翻转阶数Ω的译码，所述置信传播译码的次数为若任一次置信传播译码的译码结果满足所述判定条件，则译码终止，或者，当比特翻转遍历所有翻转阶数的翻转集合后，译码终止。作为优选实施例，所述置信传播译码操作的软信息按照以下规则传递：其中和分别为置信译码过程中第l次迭代、第i行、第k层向左和向右传递的软信息，g函数或g(x,y)＝α×sgn(x)·sgn(y)·max(min(|x|,|y|)-β,0)，其中α为乘性规格化系数，β为偏移系数。优选的，每次迭代后，判断是否终止软信息迭代，若和满足校验，或者，满足CRC校验，或者连续两次以上译码结果相同，则迭代提前终止。按照本专利技术的第二方面，提供一种极化码置信传播译码设备，包括置信传播译码单元，根据译码因子图迭代地传递软信息，当达到预设的最大迭代次数时停止迭代；判断单元，用于判断所述置信传播译码单元的输出是否满足所述判定条件；翻转集合生成单元，用于根据所述置信传播译码单元的输出生成所述翻转集合；比特翻转单元，用于对所述翻转集合中的比特执行所述翻转。作为优选实施例，所述置信传播译码单元包括软信息传递单元，用于在置信译码过程中传递软信息；软信息存储单元，用于存储经过传递的软信息；早停判断单元，用于在每次的软信息迭代后判断是否提前终止软信息传递的迭代。按照本专利技术的第三方面，提供一种存储介质，包括存储在该存储介质中的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备上述任一种极化码置信传播译码方法。本专利技术具有如下优势：1.同时达到了eMBB场景所要求的吞吐率和纠错性能指标；2.可以达到连续消除列表译码的纠错性能；3.可以迭代地输出软信息，从而使得联合检测、译码成为可能，提升通信系统中各个基带模块的性能；4.由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化码置信传播译码方法，其特征在于，包括/n步骤1、对译码器接收的信息进行置信传播译码；/n步骤2、判断所述置信传播译码的译码结果是否满足判定条件，若满足则不再执行置信传播译码，否则基于所述译码结果生成翻转集合；/n步骤3、根据所述翻转集合，进行基于翻转的译码。/n

【技术特征摘要】
1.一种极化码置信传播译码方法，其特征在于，包括
步骤1、对译码器接收的信息进行置信传播译码；
步骤2、判断所述置信传播译码的译码结果是否满足判定条件，若满足则不再执行置信传播译码，否则基于所述译码结果生成翻转集合；
步骤3、根据所述翻转集合，进行基于翻转的译码。


2.根据权利要求1所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，当最大翻转阶数Ω为1时，所述生成翻转集合的步骤为：根据所述置信传播译码在比特端输出的软信息向量，在预设索引搜索范围内寻找软信息绝对值最小的T1个元素，对应的T1个索引值构成翻转集合，其中T1是预设的所述翻转集合的长度。


3.根据权利要求2所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，所述的预设索引搜索范围为非冻结位集合或非冻结位集合的子集，当预设索引搜索范围的大小等于预设的所述翻转集合的长度时，所述翻转集合直接由预设索引搜索范围内的比特序号构成。


4.根据权利要求1所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，所述基于翻转的译码操作的步骤为：依次根据所述翻转集合中的元素执行比特翻转操作，然后进行置信传播译码以生成对应于所述翻转集合中的元素的译码结果，并在每次置信传播译码之后，判断所述译码结果是否满足所述判定条件。


5.根据权利要求1所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，还包括：当最大翻转阶数Ω为1时，若任一置信传播译码的译码结果满足所述判定条件，则译码终止，或者，当比特翻转遍历了所述翻转集合的元素，译码终止。


6.根据权利要求1所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，所述判定条件具体是：CRC校验是否成功,或者CRC校验是否成功同时译码结果是否收敛，或者，当极化码未级联CRC码时，所述置信传播译码操作的结果和是否满足的校验，其中为编码向量的译码结果，表示比特向量的译码结果，G为极化码编码矩阵。


7.根据权利要求4所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，所述比特翻转的步骤为：翻转第i个比特，即根据所述置信传播译码对第i个比特的估计值将向右传递的软信息R0,i赋值为其中τ为正实数，i指代任一非冻结比特的序号。


8.根据权利要求1所述的极化码置信传播译码方法，其特征在于，还包括：当最大翻转阶数Ω大于1时，翻转阶数为ω的所述基于翻转的译码在翻转阶数为ω-1的所述基于翻转的译码的基础上进行；若翻转阶数为ω-1的所述基于翻转的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，申怡飞，尤肖虎，宋文清，季厚任，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：江苏;32