基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法。该方法包括：设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字

【技术实现步骤摘要】
基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法
本专利技术涉及极化码的译码算法
，尤其涉及一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法。
技术介绍
极化码(Polarcode)是一种前向错误更正编码方式，用于讯号传输。极化码的核心是通过信道极化处理，在编码侧采用方法使各个子信道呈现出不同的可靠性，当码长持续增加时，部分信道将趋向于容量近于1的完美信道(无误码)，另一部分信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道，选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量，是目前唯一能够被严格证明可以达到香农极限的方法。极化码一经提出，立刻受到了众多学者的关注，成为信息领域的研究热点。在信道编码方案中，极化码的编译码复杂度低，并且已经被严格证明能达到香农极限，因此，极化码具有极高的研究意义。在近些年的研究中，极化码的译码算法主要有SC(SuccessiveCancellation，串行抵消)译码算法、最大似然译码算法、线性规划译码算法及置信传播译码算法。其中，SC译码算法的复杂度最低，且被证明极化码在SCL(SuccessiveCancellationList，串行抵消列表))译码算法下可以达到香农极限。但SCL及SC算法复杂度高，且延迟大，并行度低。基于置信传播的BP算法虽然并行高，但是性能较差。现有技术中的基于关键集的比特翻转的BP译码器(BFBP-CS)是利用了不可靠信息位的先验知识，来进一步降低误块率。通过分析极化码的误比特率的分布，识别出不可靠比特的集合CS。在译码的过程中，BFBP-CS算法使用循环冗余校验来检测块错误，若传统BP译码失败，则将CS中的接收信息设置为预设值，然后采用BP译码寻找通过CRC校验的码字。上述现有技术中的基于关键集的比特翻转的BP译码器的缺点为：BFBP-CS算法在解码器在高信噪比(SNR)区域具有出误差平层现象，性能较差。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法，以克服现有技术的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法，设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，所述方法包括：计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字判断是否满足S1及S2中的所有校验条件，如果是，则确定为正确码字，译码器输出流程结束；否则，利用所述实数矩阵对设定的翻转比特集合进行翻转译码后得到翻转估计码字集合u，按照最大似然原则，从所述估计码字和翻转估计码字集合u中选出最优估计码字，译码器输出最优估计码字，流程结束。优选地，所述的设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，包括：预先设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，S1与S2无交集，S1和S2的选取原则为漏检率最低。优选地，所述的计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字包括：设为待译码的接收信号，为一长度为N的一个向量，llr为待译码信号的对数似然比，为一长度为N的一个向量，即llri＝p(yi|0)/p(yi|1)，其中，llri为llr中第i个元素，yi为中第i个元素，p(yi|0)为输入为0时的条件概率，p(yi|1)为输入为1时的条件概率；A是极化码的信息比特位置，Ac是极化码的冻结比特位置，L与R为一实数矩阵，其大小为(N,log2(N)+1)，是极化码置信传播算法中存储对数似然比llr的矩阵，L和R采用如下公式初始化：其中，Ri，0表示R矩阵中位置为(i,0)的元素，Li，0表示L矩阵中位置为(i,0)的元素；按照上述公式(1)对矩阵L及R进行初始化，使用BP算法对L及R进行译码，得到译码的估计码字优选地，所述的利用所述实数矩阵对设定的翻转比特集合进行翻转译码后得到翻转估计码字集合u，按照最大似然原则，从所述估计码字和翻转估计码字集合u中选出最优估计码字，译码器输出最优估计码字，流程结束，包括：设定Φ为翻转比特序列，含有nφ个翻转比特集合，即Ψ为翻转比特序列，含有nψ个翻转比特集合，即如果估计码字满足S1中的所有校验条件，但不满足S2中的所有校验条件，对Φ中nφ个翻转比特集合进行翻转译码BFBP()，该翻转译码BFBP()的处理过程包括：设为翻转比特集合φn中的一个元素，为长度ω的向量，代表了翻转比特的位置，为长度ω的向量，代表了翻转比特对应的值，设jl为中第l个元素，是矩阵R中第(jl,1)个元素，通过函数BFBP()对翻转比特集合φn的每个元素进行遍历，在对L及R初始化后，使用对矩阵R中第1列进行赋值，使用BP译码器对赋值后的矩阵R进行译码，如果BP译码的输出满足校验条件S1，则遍历终止，输出对Φ中nφ个翻转比特集合进行翻转译码BFBP()后得到nφ个估计码字所有估计码字组成估计码字集合u，按照最大似然原则，从nφ+1个估计码字集合选出最优估计码字，如下式所示：其中，G为生成矩阵，大小为(N,N)，||·||为2-范数；译码器输出流程结束。优选地，所述的利用所述实数矩阵对设定的翻转比特集合进行翻转译码后得到翻转估计码字集合u，按照最大似然原则，从所述估计码字和翻转估计码字集合u中选出最优估计码字，译码器输出最优估计码字，流程结束，包括：如果不满足S1中的所有校验条件，对Ψ中nψ个翻转比特集合进行翻转译码BFBP()，该翻转译码函数BFBP()的处理过程包括：设为翻转比特集合ψn，中的一个元素，为长度ω的向量，代表了翻转比特的位置，为长度ω的向量，代表了翻转比特对应的值，是R矩阵中第(jl,1)个元素，通过函数BFBP()对翻转比特集合ψn，的每个元素进行遍历，在对L及R初始化后，使用对R中第1列进行赋值，使用BP译码器进行译码，如果BP译码的输出满足校验条件S1，则遍历终止，输出对Ψ中nφ个翻转比特集合进行翻转译码BFBP()后，得到nψ个估计码字所有估计码字组成估计码字集合u，按照最大似然原则，从nψ+1个估计码字集合选出最优估计码字，如下式所示：译码器输出流程结束。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例的译码方法中的各种处理流程可以并行实现，通过本专利技术，在高信噪比时的计算复杂度可以小于列表逐次消除译码算法，性能接近。本专利技术实施例可以消除(BFBP)解码器的误码平层现象。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法，其特征在于，设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，所述方法包括：/n计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字

【技术特征摘要】
1.一种基于多翻转比特集合的极化码置信传播译码方法，其特征在于，设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，所述方法包括：
计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字
判断是否满足S1及S2中的所有校验条件，如果是，则确定为正确码字，译码器输出流程结束；否则，利用所述实数矩阵对设定的翻转比特集合进行翻转译码后得到翻转估计码字集合u，按照最大似然原则，从所述估计码字和翻转估计码字集合u中选出最优估计码字，译码器输出最优估计码字，流程结束。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，包括：
预先设定校验条件集合S1、S2，该S1、S2中包含对译码后的估计码字的多个校验条件，S1与S2无交集，S1和S2的选取原则为漏检率最低。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计算出待译码的接收信号的对数似然比，使用BP算法对存储所述对数似然比的实数矩阵进行译码，得到估计码字包括：
设为待译码的接收信号，为一长度为N的一个向量，llr为待译码信号的对数似然比，为一长度为N的一个向量，即llri＝p(yi|0)/p(yi|1)，其中，llri为llr中第i个元素，yi为中第i个元素，p(yi|0)为输入为0时的条件概率，p(yi|1)为输入为1时的条件概率；
A是极化码的信息比特位置，Ac是极化码的冻结比特位置，L与R为一实数矩阵，其大小为(N,log2(N)+1)，是极化码置信传播算法中存储对数似然比llr的矩阵，L和R采用如下公式初始化：



其中，Ri，0表示R矩阵中位置为(i,0)的元素，Li，0表示L矩阵中位置为(i,0)的元素；
按照上述公式(1)对矩阵L及R进行初始化，使用BP算法对L及R进行译码，得到译码的估计码字


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的利用所述实数矩阵对设定的翻转比特集合进行翻转译码后得到翻转估计码字集合u，按照最大似然原则，从所述估计码字和翻转估计码字集合u中选出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建勇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11