一种极化码的比特翻转译码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种极化码的比特翻转译码方法及装置。所述方法包括针对相同码长，通过实验确定适用于不同码率和信噪比条件下的对数似然比的最佳阈值，根据LLR的最佳阈值构建关键集合；利用关键集合中每个元素的译码可靠性与元素在关键集合中位置的关系调整元素在关键集合的排序。本发明专利技术提供了一种在特定码长，不同码率和信噪比条件下，误帧率、译码复杂度等指标相对均衡的，适用于实际应用的连续抵消比特翻转译码方案。消比特翻转译码方案。消比特翻转译码方案。

【技术实现步骤摘要】
一种极化码的比特翻转译码方法及装置


[0001]本专利技术属于极化码的译码方案
，具体涉及一种极化码的比特翻转译码方法及装置。

技术介绍

[0002]极化码(Polar Codes)Polar Codes是第一种可以被严格证明达到二进制离散无记忆信道 (B
‑
DMC)信道容量的编码方案，具有构造方法固定、译码复杂度低等优点，已被作为5G移动通信的控制信道编码标准。
[0003]一直以来极化码的译码方案就是极化码的研究热点。串行抵消(SC)译码是第一种极化码译码方案，当码长趋于无穷时此译码方式可达信道容量，但码长有限时其译码性能出现下降，因此SC译码不适用于实际应用。为改善译码性能，E.Arikan提出了置信传播(BP)译码方案，利用迭代计算每个节点的对数似然比取得良好的译码性能，但译码复杂度非常高。I.Tal 和A.Vardy又提出了串行抵消列表(SCL)译码方案，该方案通过搜索并保留一定数量的候选路径，提升译码性能，该方案提高了译码的并行性，但当候选路径数量较大时其译码复杂度和译码时延较高。随后为了改善SCL译码性能，循环冗余校验的SCL译码方案(CA
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SCL) 被提出，通过增加循环冗余校验提高了正确候选路径的选择效率；而串行抵消堆栈(SCS)译码和串行抵消混合(SCH)(SCH)译码方案在保证译码精度的条件下，不同程度的降低了SCL 译码的复杂度；除此以外，极化码的维特比译码、BCJR译码、以及球形(Sphere)译码等方案都能够取得逼近最大似然的译码性能，但上述译码方案复杂度都非常高，并且在码长较长时的译码效果较差。
[0004]而连续抵消比特翻转(SC
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Flip)(SC
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Flip)译码方案的提出为改善SC译码性能提供新思路。SC
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Flip方案的核心是找出第一个出错的信息比特并在额外的SC译码中对其进行翻转操作，以提高译码性能。Afisiadis等提出一种SC
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Flip方案，将信息比特的对数似然比 (Log
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likelihoodratio,LLR)的绝对值按照升序排列，然后依次进行比特翻转操作，直至译码正确或者达到设定的最大翻转次数，此方案很大程度改善了SC译码的性能，但对于中高码率条件额外译码次数较多，译码性能较差。Carlo Condo等提出了FIS(Fixed index selection，固定索引选择)和EIS(Enhanced index selection，增强索引选择)的比特翻转译码方案，但该两种方案都是基于仿真实验选择错误比特的关键集合，并且集合中元素的相对顺序是固定的，但是该方案的译码性能随着码率的增加而降低；基于此方案，Furkan Ercan等又提出了基于阈值的SC
‑
Flip译码方案，相同码长下，针对不同信噪比和码率提出了一个通用的关键集合，并且确定了相同码率不同信噪比的阈值，该方法提升了在高误码率下的译码性能，但是低码率条件下额外译码次数相对较多，导致误帧率(FER)收敛速度较慢；该方案提出了 Fast
‑
SSC
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Flip译码方法，该方案在不牺牲纠错性能的基础上减少延迟，但大大增加了译码器的实施复杂度，难以应用于实际。
[0005]综上所述，针对极化码的译码方案的研究已取得很多研究成果，但是不同译码方式在码长、码率和信噪比等不同条件下误帧率、计算复杂度和译码延迟等性能指标会出现
差异。
[0006]如何提供一种在不同条件下，误帧率、译码复杂度等指标相对均衡的适用于实际应用的连续抵消比特翻转SC
‑
Flip方案，是一个急需解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种极化码的比特翻转译码方法及装置，从而克服现有技术的不足。
[0008]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种极化码的比特翻转译码方法，包括：
[0009]S100，针对相同码长，计算不同码率和信噪比条件下的对数似然比的阈值，选取不同码率和信噪比组合下得到的LLR阈值的最大值作为所述码长下的最佳阈值，利用所述最佳阈值构建关键集合；
[0010]S200，利用所述关键集合中每个元素的译码可靠性与元素在关键集合中位置的关系调整元素在关键集合的排序。
[0011]在一优选实施例中，所述S100中，采用仿真实验的方法来确定所述对数似然比的最佳阈值。
[0012]在一优选实施例中，所述S100包括：
[0013]S101，输入码长、码率以及信噪比参数；
[0014]S102，设置LLR临时阈值的初始值和步长，以及SC译码的仿真次数，进行SC译码的仿真；
[0015]S103，计算第一个错误比特在所述关键集合中的概率，若所述概率大于设定值，确认当前LLR的临时阈值为当前码长下，所述码率和信噪比对应的阈值T；
[0016]S104，在所述相同码长下，按照所述S101～S103计算不同码率和信噪比对应的阈值T，统计于表格中，从所述表格中选取最大阈值作为所述码长对应的最佳LLR阈值。
[0017]在一优选实施例中，所述S103中，若所述概率小于等于设定值时，则令当前LLR的临时阈值加1后返回S102，直至计算出的第一个错误比特在关键集合中的概率大于设定值。
[0018]在一优选实施例中，所述S102中，构建比特翻转集合的过程包括：
[0019]当译码错误时，按照信息比特索引从小到大依次将其对应的LLR值与LLR临时阈值进行比较，若小于临时阈值，则将所述信息比特的索引放入比特翻转集合中，构建比特翻转集合。
[0020]在一优选实施例中，所述S103，所述计算第一个错误比特在所述比特翻转集合中的概率的过程包括：构建比特翻转集合后，记录第一个错误比特包含在比特翻转集合中的次数以及总的错误译码次数，根据所述第一个错误比特包含在比特翻转集合中的次数及所述总的错误译码次数计算所述第一个错误比特在所述比特翻转集合中的概率。
[0021]在一优选实施例中，所述S200包括：
[0022]S201，输入码长、码率、信噪比以及对应的LLR最佳阈值参数；
[0023]S202，当译码错误时，信息比特对应的LLR值的绝对值与输入的LLR最佳阈值值做比较，提取小于最佳阈值的信息比特的索引构建初始关键集合；
[0024]S203，定义LLR值集合，所述LLR值集合中的元素为所述初始关键集合中信息比特
的索引对应的LLR值的绝对值，并将所述LLR值集合中的组成元素按照值的大小降序排列；
[0025]S204，构建变化位置索引集合，所述集合中的元素为初始关键集合中每个元素在初始关键集合中对应的位置索引与其对应的LLR值的绝对值在LLR值集合中的位置索引之间的差值；
[0026]S205，将所述位置索引变化集合中的元素按照降序排列得到新的变化位置索引集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述方法包括：S100，针对相同码长，计算不同码率和信噪比条件下的对数似然比的阈值，选取不同码率和信噪比组合下得到的LLR阈值的最大值作为所述码长下的最佳阈值，利用所述最佳阈值构建关键集合；S200，利用所述关键集合中每个元素的译码可靠性与元素在关键集合中位置的关系调整元素在关键集合的排序。2.根据权利要求1所述的极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述S100中，采用仿真实验的方法来确定所述对数似然比的最佳阈值。3.根据权利要求1或2所述的极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述S100包括：S101，输入码长、码率以及信噪比参数；S102，设置LLR临时阈值的初始值和步长，以及SC译码的仿真次数，进行SC译码的仿真；S103，计算第一个错误比特在所述关键集合中的概率，若所述概率大于设定值，确认当前LLR的临时阈值为当前码长下，所述码率和信噪比对应的阈值T；S104，在所述相同码长下，按照所述S101~S103计算不同码率和信噪比对应的阈值T，统计于表格中，从所述表格中选取最大阈值作为所述码长对应的最佳LLR阈值。4.根据权利要求3所述的极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述S103中，若所述概率小于等于设定值时，则令当前LLR的临时阈值加1后返回S102，直至计算出的第一个错误比特在关键集合中的概率大于设定值。5.根据权利要求3所述的极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述S102中，构建比特翻转集合的过程包括：当译码错误时，按照信息比特索引从小到大依次将其对应的LLR值与LLR临时阈值进行比较，若小于临时阈值，则将所述信息比特的索引放入比特翻转集合中，构建比特翻转集合。6.根据权利要求5所述的极化码的比特翻转译码方法，其特征在于：所述S103，所述计算第一个错误比特在所述比特翻转集合中的概率的过程包括：构建比特翻转集合后，记录第一个错误比特包含在比特翻转集合中的次数以及总的错误译码次数，根据所述第一个错误比特包含在比特翻转集合中的次数...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永刚，王得胜，华钢，杨轩，李文宗，赵梦捷，严加琪，阁智祺，刘晓梦，梁晨阳，贾丽娟，冯星宇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：