申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2024-01-11

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117879623A

主分类号：H03M13/13

分类号：H03M13/13;H03M13/09;H04L1/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明具体涉及极化码的一种优化关键集SCLF译码方法。本发明属于信道编码技术领域，该方法将CS作为初始关键集，采用高斯近似原理对极化子信道的可靠度进行估计，然后通过改变初始关键集的选取规则，优化用于SCL译码中CS的不完整性，并根据信道可靠度升序排序形成优化关键集，最后当首次CA‑SCL译码失败时，进行重译码，对优化关键集中的比特按顺序翻转，优化关键集能减少重译码次数并有效提高翻转准确性。仿真结果表明，所提出的优化关键集SCLF译码方法有较大的性能增益，且翻转次数明显降低。

主权项：1.一种极化码的优化关键集串行抵消列表比特翻转SuccessiveCancellationListBit-Flip，SCLF译码方法，该方法针对极化码的传统关键集CS,CriticalSet包含了正确路径可能被消除的比特位置，并且传统CA-SCLCyclicRedundancyCheckAidedSCL译码算法中SCSuccessiveCancellation译码器的串行译码存在错误传播与SCLSuccessiveCancellationList译码器的路径扩展存在决策错误的问题，将CS作为初始关键集，采用高斯近似原理对极化子信道的可靠度进行估计，然后通过改变初始关键集的选取规则，优化用于SCL译码中CS的不完整性，并根据信道可靠度升序排序形成优化关键集MCS,ModifiedCriticalSet，最后在首次CA-SCL译码失败时，重译码翻转优化关键集中的比特，其优化关键集能减少重译码次数并有效提高翻转准确性；该译码方法的具体包括以下步骤：步骤一：极化码在加性高斯白噪声AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN信道下采用高斯近似原理得到每个极化子信道的对数似然比LogarithmLikelihoodRatio，LLR期望；考虑码长为N的极化码在AWGN信道中采用BPSK调制，对应的输入序列u1N的LLR表示为若为全零码字，则服从N2σ2,4σ2，从中可以观察到所有的LLR都是方差为均值的两倍的高斯随机变量；在这里，我们可以利用高斯近似原理计算得到式1～3； 其中 通过反复使用公式1和公式2，最终得出每个极化子信道的LLR期望，并且LLR期望越大对应的信道可靠度越高；步骤二：通过改变初始关键集的选取规则，优化用于SCL译码中CS的不完整性，并按LLR期望的升序排序后得到优化关键集；在基于LLR的SCL译码器中，路径度量PM,PathMetric被用作后验概率，以评估L个候选路径的可靠性；具有最低PM绝对值的路径被认为具有最高正确概率。但用于SCL译码的关键集CS是不完整和冗余的；为解决上述问题，需要获取具有最高错误概率的比特来构造关键集，从逐个子块的角度来看，可以将具有M＝2m信息位的子块错误概率表示为Ps_bler；现在，考虑一个子块，它包含连续的Rate-1节点，并且在块的开头部分有一定数量的冻结比特，以减少前一个子块的影响，使当前研究的译码块相对独立。为了计算Ps_bler和的值，我们利用Nμ,2μ的高斯近似方法来分析删除误差的误差分布；Ps_bler可以计算为： 其中 第一个信息位的错误概率为因此，可以观察到对于较大的长度M和相同的平均值μ，子块Ps_bler的错误概率较高；得出结论：删除错误主要集中在连续的Rate-1节点中具有大长度M的Rate-1节点中；差值代表了发生两个或多个错误的概率，较大的M值和较小的μ值会增加发生两个或多个错误的概率；在SCL译码过程中，当子块a之前存在一个具有小块长度的Rate-1节点时，由于存在潜在的累积误差，且子块a的μ很小时，此子块a的可靠性相对较低；故在SCL译码中，具有大块长度的Rate-1节点处发生两个或更多错误的概率较高。如果初始关键集CS仅由一个比特组成，则用于SCL译码的CS将是不完整的，导致性能显著下降；为了在性能和最坏情况延迟之间取得平衡，并最大限度地减少关键集的冗余，我们仅选择前两个比特来构成MCS；将关键集的优化构造方法分为三步：1将极化码划分为R＝1和R＝0的多个子块；2如果一个Rate-1节点前面有另一个Rate-1节点，并且后一子块的长度与前一子块的长度的比值大于2，则把具有大块长度的Rate-1节点的前两个比特放入MCS中；3如果后一子块的长度与前一子块的长度的比值小于等于2，或Rate-1节点前面有Rate-0节点，则将该Rate-1节点的第一个信息位放入MCS中；与一般的按照置信度升序或降序进行比特翻转的SCLF译码方法不同，本发明构造的MCS要按照高斯近似构造得到的LLR期望升序排序，得到最终的MCS用于本发明中基于翻转集的SCLFSCLFBasedontheModifiedCriticalSet，MCS-SCLF译码方法中；步骤三：进行CA-SCL译码，如果首次CA-SCL译码的L条路径没有通过循环冗余校验CyclicRedundancyCheck,CRC，则进行重译码，翻转优化关键集中的比特，进而实现MCS-SCLF译码；对于SCL译码器，如果信息比特ui的两条扩展路径均被删除，则该路径处于删除状态；如果信息比特ui的两条扩展路径均被保留，则该路径处于克隆状态；如果信息比特ui只保留了一条扩展路径，表现为SC译码，则该路径处于SC状态；对于SCLF译码器，假设要翻转信息比特ui，目前有两种比特翻转方案：第一种是信息比特ui对应的全部译码路径都要交换路径竞争的决策结果，这样就可以纠正所有路径的决策错误，使SCLF译码性能更好；第二种是如果需要翻转的信息比特ui是根据SC译码确定的，那么删除和克隆状态路径上的决策结果不变，只交换SC状态路径上的决策结果。由于本发明构造优化关键集用到的比特错误概率也与SC译码有关，所以采用第二种比特翻转方案；在MCS-FSCL译码过程中，如果首次CA-SCL译码的L条路径都没有通过CRC校验，则进行重译码，按顺序翻转MCS中的一个比特；如果翻转后的译码结果通过CRC校验，则比特翻转结束并输出重译码后的结果，否则进行下一次比特翻转，如果达到最大翻转次数时，还没有重译码结果通过CRC校验，则输出首次CA-SCL译码中PM最小的路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 极化码的一种优化关键集SCLF译码方法

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