申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2023-04-11

公开（公告）日：2023-07-14

公开（公告）号：CN116436477A

主分类号：H03M13/13

分类号：H03M13/13;H03M13/11;H04L1/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.08.01#实质审查的生效;2023.07.14#公开

摘要：本发明具体涉及一种基于改进第一关键集的极化码SCLF译码方法，本发明属于信道编码技术领域，该方法以第一关键集作为初始关键集，然后利用信道错误概率计算比特不可靠度的理论值，通过CA‑SCL译码获得的路径度量值计算比特不可靠度的实际值，对比特不可靠度的实际值与理论值进行比较，识别出第一关键集中包含SC状态路径的错误比特，将这些错误比特按照信道可靠度升序排列形成改进第一关键集；最后在首次CA‑SCL译码失败时交换改进第一关键集中SC状态路径上的决策结果。仿真结果表明：所提方法相较RCS‑SCLF、D‑Post‑SCLF译码方法有更好的误码性能和更低的复杂度，并且可以与小列表CA‑SCL译码器结合达到大列表CA‑SCL译码器的性能。

主权项：1.一种基于改进第一关键集的极化码串行抵消列表比特翻转SuccessiveCancellationListBit-FlipBasedontheImprovedFirstCriticalSet，IFCS-SCLF译码方法，该方法针对目前极化码串行抵消列表比特翻转SuccessiveCancellationListBit-Flip，SCLF译码方法并未充分考虑前面比特译码对当前比特译码影响的问题，首先将第一关键集作为初始关键集，然后利用高斯近似得到的信道错误概率来计算比特不可靠度的理论值，通过循环冗余校验辅助串行抵消列表CyclicRedundancyCheckAidedSuccessiveCancellationList，CA-SCL译码方法得到的路径度量PathMetric，PM值计算比特不可靠度的实际值，如果比特不可靠度的实际值大于理论值，说明该比特的译码错误率较高，以此来识别第一关键集中包含串行抵消SuccessiveCancellation,SC状态路径的错误比特并按信道可靠度升序排列形成改进第一关键集ImprovedFirstCriticalSet，IFCS，最后在首次CA-SCL译码失败时交换IFCS中SC状态路径上的决策结果，其余比特仍然执行传统的串行抵消列表SuccessiveCancellationList,SCL译码；该方法具体包括以下步骤：步骤一：根据极化信道的偏序关系构造第一关键集FirstCriticalSet，FCS，FCS由极化码中每个码率为1的子极化码的首个比特构成对应码率为1的子极化码中最差的极化信道，对于CA-SCL译码器，信息比特索引集为A；在译码ui时，如果路径度量矩阵排序后，和两种译码子路径都被保留，则称该路径处于克隆状态；如果路径度量矩阵排序后，和两种译码子路径都被删除，则称该路径处于删除状态；如果路径度量矩阵排序后，仅保留和其中一条译码路径，则称该路径处于SC状态；将前log2L位信息比特组成集合A′，集合A′中的比特译码路径均处于克隆状态，译码时总是同时保留和两种结果，因此对A′中的比特进行翻转没有意义，需要在FCS中去掉A′中的比特得到适用于SCLF的修正第一关键集RevisetheFirstCriticalSet，RFCS，表示为RFCS＝FCS\A′；步骤二：对于i∈RFCS，每条译码路径将会扩展为和两条路径，共2L条译码路径，PM值最小的L条路径作为最佳候选路径构成集合将实际译码中比特的不可靠度定义为且的概率，记为γii∈A\A′，γi越大比特译码越不可靠，γi计算如公式1所示： 将记为通过将公式1简化为公式2： 由于译码器无法直接获取正确的译码序列信息，故将近似为表示在接收序列为且保留L条最佳路径的情况下的概率；用来表示2L条路径的路径度量，不失一般性的，假设的大小呈递增关系，那么第l条路径的没有出现译码错误的概率近似为由于在CA-SCL译码中总是保留路径度量值最小的L条路径，因此L条保留路径的总概率为L条删除路径的总概率为故用公式3计算： 引入将改写为公式4： 其中α0＜α＜1为补偿所采用的近似因子，α值过大或过小都会导致近似值偏离实际值，因此α的取值需适中；步骤三：将极化信道近似为二进制输入加性高斯白噪声AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN信道，假设发送端为全零码字，通过数值计算极化信道的对数似然比LogarithmLikelihoodRatio，LLR均值，然后根据LLR均值来得到信道的可靠度，均值越大表示信道越可靠，通过极化码的结构特性得出信道极化规律极化信道和的LLR都为“方差是均值的两倍”的高斯随机变量，假设信道的LLR均值为则信道的LLR均值的计算如公式5和6所示： 其中 信道错误概率的计算如公式8所示： 其中erfcx为互补误差函数，步骤四：将理论上比特的不可靠度定义为前面比特译码正确而ui译码错误的概率，记为利用高斯近似法得到的极化信道错误概率来计算计算如公式9所示： 当比特ui在实际译码中的不可靠度高于理论值时，表示该比特在译码时错误率较高，因此通过公式10对RFCS进行优化： 优化后的关键集表示为OFCS，OFCS用公式11表示： 由于是在SC译码器下通过高斯近似得出的，因此需要在OFCS中去除不包含SC状态路径的比特，保证IFCS中的所有比特均包含SC状态路径，以κ来表示OFCS中不包含SC状态路径的比特集合，IFCS用公式12表示：IFCS＝OFCS\κ12与一般的按照置信度升序进行比特翻转的SCLF译码方法不同，本译码方法选择将IFCS中的比特按照由高斯近似法求出的进行升序排序，最终将得到的IFCS运用到基于改进第一关键集的极化码SCLF译码方法中；步骤五：执行CA-SCL译码，如果首次CA-SCL译码通过了循环冗余校验验CyclicRedundancyCheck,CRC，则直接输出通过CRC校验且PM最小的路径，否则执行基于IFCS的重译码，重译码过程顺序翻转IFCS中的比特，每次重译码仅翻转一个比特；如果重译码过程通过了CRC校验，则输出正确的译码路径，否则进行下一次重译码过程，当重译码次数达到最大值时还未得到正确的译码序列，则输出首次CA-SCL译码中PM值最小的译码路径；对于SCLF译码器，目前的比特翻转方案共两种：第一种为翻转比特ui对应的全部译码路径竞争决策结果都与标准CA-SCL译码相反，这种翻转方案能够有效避免与标准CA-SCL译码产生相同的码字估计；第二种为翻转比特ui对应的克隆状态路径以及删除状态路径的路径竞争决策结果保持不变，SC状态路径的路径竞争决策结果与标准CA-SCL译码相反，由于本译码方法的是在SC译码器下通过高斯近似得出的，因此对于翻转比特选用第二种翻转方案。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 一种基于改进第一关键集的极化码SCLF译码方法

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