极化码中一种EPS-SCL-Flip译码方法技术

本发明专利技术具体涉及极化码中一种EPS

【技术实现步骤摘要】
极化码中一种EPS
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SCL
‑
Flip译码方法


[0001]本专利技术属于信道编码
，涉及信道编码中极化码中一种基于错误模式集的串行抵消列表翻转(Error Pattern Set Successive Cancellation List Flip,EPS
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SCL
‑
Flip)译码方法。该方法主要是通过优化循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)码的连接方式和放置位置，缩减估计码字的错误模式集(Error Pattern Set,EPS)，以及提升估计CRC码的正确性，使得EPS可以被统计并应用到串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCL
‑
Flip)译码方法，并根据不同信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)的错误分布不同现象，优化了修正临界集(Revised Critical Set,RCS)的排序。

技术介绍

[0002]由Arikan教授提出的极化码是唯一一种在二进制输入离散无记忆信道下，通过串行抵消(Successive Cancellation，SC)译码方法从理论上证明了当极化码码长趋向于无穷时，可达到香农容量的信道编码方案，是当前的研究热点。当极性码的长度有限时，串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码的性能并不好，为了使极化码更具有实用性，研究者们提出了一种将CRC与极化码串联的有效解决方案。然而传统CRC码仅用于最基本的错误检测，很少有文献讨论CRC码冗余信息的其他利用，这是由于SCL译码的错误传递将会导致译码错误变得多且无序，错误模式(Error Pattern,EP)变得过多难以统计，并且CRC码位于信息序列末尾，极易受错误传递影响出错，难以携带有效信息。
[0003]当极化码的EPS变得可统计，不同的EP得到不同的CRC码时，很自然地联想到利用SCL
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Flip译码算法改善性能。SCL
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Flip的主要思想是在循环冗余校验码辅助串行抵消列表(CRC Aid SCL,CA
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SCL)译码失败的情况下，尝试单个比特翻转进行额外的重译码，研究者们推导出了RCS，当译码出错时翻转RCS中的元素来获得正确译码结果。然而不同SNR的EPS分布不同，随着SNR的增加，SCL译码中更多的首错出现在低行权重位置，传统RCS的排序并未考虑到行权重的影响，在高SNR下性能并不理想。
[0004]为了解决极化码的EPS过大无法统计和位于序列尾部的CRC码极易出错以及RCS排序较差的问题，本专利技术采用部分保护方案，仅校验低行权重的位且只统计这些位置的EP，可大大缩减SCL译码的EPS，且将CRC码放在信息序列头部最可靠的信道，降低CRC码的错误概率，最后将出错次数较多的低行权重位置放在RCS头部，可以减少额外的重译码。译码失败时由估计码字计算得到CRC码的EP，搜索EPS得到估计信息比特的首错位置，放置在RCS的头部优先反转，从而提出极化码中一种EPS
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SCL
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Flip译码方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供极化码中一种EPS
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SCL
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Flip译码方法。通过保护低行权重信息位优化CRC码的连接方式，缩减估计信息比特的EPS，以及将CRC码放在信息序列头部最可靠的信道优化放置位置，提升估计CRC码的正确性，使得EPS可以被统计并应用到SCL
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Flip译码算法，进一步根据不同SNR下EPS分布不同的现象，将RCS中出错较多的低
行权重位置放置在头部优化了RCS的排序，译码时通过计算EP和查找EPS得到首错位置并提前翻转，减少额外的翻转次数和提高译码性能。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]首先，选出可靠性最高的K+l位信道待定为非冻结信道(其中K为信息比特数，l为CRC码长度)，找到对应生成矩阵的行权重，再次选出其中行权重最小信道集合A
m
和次小的所有信道集合A
s
，当A
m
位置的总出错次数和所有位置总出错次数之比大于r(人为设置的保护位出错总次数比值)时，CRC仅保护A
m
的所有信道，否则额外保护A
s
和RCS交集中，非CRC位置出错频率较高的位置。
[0008]然后，选择前α
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1位中可靠性最高的l位信道放置CRC码减少译码错误，其中A(α)是A
m
的最小索引。当l>A(α)时，没有足够的位置放置CRC码，此时额外选择索引为的信道中可靠性最高的l
‑
α+1位信道放置CRC码，其中A(β)是A
m
的次最小索引。当确定CRC的保护位置和放置位置后，便统计(估计信息比特)的EP和其对应CRC码的EP构造EPS。然而EPS过大时CRC码的EP对应的EP数也会增加，译码出错时可能造成复杂度增加，但搜索效率也会提高，译码性能变好。故基于性能和复杂度的折中，选定所有主要错误模式(Main Error Pattern,MEP)和部分出错概率较大的非MPE共同构成EPS。
[0009]最后，为了进一步提升高SNR下RCS的翻转准确性，提前翻转正确位置，将RCS的排序方式进行了优化，按照行权重排列RCS，出错次数较多的低行权重位置放在RCS头部优先翻转，减少额外翻转次数和降低复杂度。当CA
‑
SCL译码失败的情况下，尝试单个比特翻转的重译码，由估计码字计算得到CRC码的EP，搜索EPS找到对应的EP，取出所有对应EP的首错位置索引并按照出错概率排序，将排序后的首错位置放置在RCS头部并删除原RCS中相同索引位构造新RCS并比特翻转译码。
[0010]本专利技术的有益效果在于：本专利技术方法优化了CRC码的连接方式和放置位置，以及RCS的信道排序，使得EPS可以被统计并应用到SCL
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Flip译码算法。仿真结果表明，相较于文献[1]“Y.Yongrun,P.Zhiwen,L.Nan,et al.Successive Cancellation List Bit
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flip Decoder for Polar Codes[C].2018 10th International Conference on Wireless Communications and Signal Processing(WCSP),2018:1
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6.”中RCS
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SCL
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Flip译码算法，本专利技术提出的EPS
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SCL
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Flip译码方法考虑了极化码自身结构导致的主要错误传播，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.极化码中一种EPS
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SCL
‑
Flip译码方法，该方法针对极化码的错误模式集(Error Pattern Set,EPS)过大无法统计和位于序列尾部的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)码易受错误传递影响出错以及串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCL
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Flip)译码的修正临界集(Revised Critical Set,RCS)排序较差的问题，提出极化码中一种基于EPS的串行抵消列表翻转(EPS Successive Cancellation List Flip,EPS
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SCL
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Flip)译码方法，该方法的CRC码仅保护对应生成矩阵行权重较小的信息位，且放置在非冻结序列头部可靠性最高的位置，这样不仅缩减了EPS的大小，还减少了CRC码的译码错误，优化了极化码的距离谱，当译码失败时首先将RCS中行权重较小位置放置在头部，然后由估计码字计算得到CRC码的错误模式(Error Pattern,EP)，最后查找EPS得到首错位置并放置在RCS的头部，译码时根据新的RCS翻转错误，该方法具体包括以下步骤：步骤一：极化码在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)信道下采用高斯构造法得到每个极化子信道的可靠性度量，选出可靠性最高的K+l位信道待定为非冻结信道(其中K为信息比特数，l为CRC码长度)，找到对应生成矩阵的行权重，再次选出其中行权重最小和次小的所有信道；对于一个码长为N＝2
n
的极化码，它的编码可以由生成矩阵G
N
实现，G
N
第i行(行号从1开始计数)的行重为2
wt(i)
，其中wt(i)表示i
‑
1的二进制数表示的汉明重量，在进行保护位数量和位置选取之前，需要进行公式(1)、(2)和(3)的定义：和位置选取之前，需要进行公式(1)、(2)和(3)的定义：和位置选取之前，需要进行公式(1)、(2)和(3)的定义：公式(1)和公式(2)中的d
m
和d
s
为别为非冻结比特集合的最小汉明权重(Minimum Hamming Weight,MHW)和次MHW，A
c
为冻结比特索引值，公式(3)中的r为人为定义的保护位置总出错次数占所有位置总出错次数比，A
p
为CRC码保护位置集合，从集合A
m
和A
s
中选取，当A
m
位置的总出错次数和所有位置总出错次数之比大于r时，CRC仅保护A
m
的所有信道，否则，则额外保护A
s
和RCS交集中，非CRC位置出错频率较高的位置，直到A
p
位置总出错次数和所有位置总出错次数之比大于r；步骤二：当得到估计非冻结比特时，取出估计CRC码和估计信息比特CRC码的EP计算如下：计算如下：A
i
为信息位集合，G
crc
为CRC码生成矩阵，为由计算而来的计算CRC码，当未译码错误时异或即可得到CRC码EP，然而由于错误传递，处于非冻结序列尾部的CRC码极易译码出错，难以携带有效信息；定理1：对于G
N
生成的极性码，如果估计码字的EP满足：H
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建国，余林峰，张降龙，游薇，张丰果，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：