[发明专利]一种极化码的简化译码方法

说明书

本发明提供一种极化码的简化译码方法，包括以下步骤：步骤S1，对接收到的极化码建立树图模型；步骤S2，将树图中各个节点分为信息节点、固定值节点和混合节点；步骤S3，对树图进行剪枝，剪去固定值节点和信息节点之间的子树，留下与混合节点相连接的固定值节点和信息节点；步骤S4，对剪枝后的译码树图进行译码运算。本发明能够在确保不对误码性能产生影响的前提下，达到减小译码复杂度和提高译码效率的目的，最后进行了仿真验证，简化后SC译码和BP译码的译码复杂度较原始算法分别降低了36%~65%和41%~67%。

技术领域

本发明涉及一种极化码的译码方法，尤其涉及一种极化码的简化译码方法。

背景技术

2009年Arlkan提出了信道极化，对于二元离散无记忆信道，通过组合与分离可以使信道容量一部分趋于0，另一部分趋于1，从而形成了信道极化。极化码是一种基于信道极化提出的新型信道编码，根据所需码率在对应信道容量极化于1的部分编入信息，而其他部分编入固定值，能在二元对称信道下逼近香农限。因此，极化码的概念提出以来，在国际上引起了高度关注。目前，极化码的主要研究集中在实际应用中的信道选择和译码器的设计。

极化码的原始译码方法有连续删除(SC)译码和置信传播(BP)译码，SC 译码是Arlkan提出的一种针对极化码的译码方法，对信源信号逐位进行估计后删除其冗余的关联信息，并将估计值作为先验信息代入之后的译码运算，码长为N的极化码SC译码复杂度为O(NlogN)。BP译码是一种被广泛应用的迭代译码方法，Arlkan根据对极化码二分图模型的分析，提出了极化码的BP译码算法。BP译码性能较SC译码有一定提高，但码长为N 的极化码BP译码复杂度达到了O(tNlogN)，t为迭代次数。

极化码原始编译码方法在信道选择和译码器性能上有一定缺陷，使极化码的译码性能较低密度奇偶校验码(LDPC)和Turbo码有一定的差距。为了提高极化码译码性能，基于原始的SC译码方法，Tal等人提出了一种序列SC译码(SCL)，提升了误码性能，特别是在CRC方法的辅助下，SCL 译码的误码性能可以超过最大似然译码，但同时译码计算复杂度也随之提高至O(lNlogN)，l为搜索宽度。Niu等人提出了一种堆栈构造的SC译码 (SCS)，其误码性能也较原始SC译码有所提高，但其计算复杂度也同样提高为O(lNlogN)，l为搜索宽度，实际的算法执行中，高信噪比下搜索宽度会降低，使得SCS译码实际复杂度较SCL译码略低。可见，虽然极化码能够逼近信道香农限，但代价是译码复杂度的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种在不降低译码性能的前提下，提高极化码译码效率的极化码的简化译码方法。

对此，本发明提供一种极化码的简化译码方法，包括以下步骤：

步骤S1，对接收到的极化码建立树图模型；

步骤S2，将树图中各个节点分为信息节点、固定值节点和混合节点；

步骤S3，对树图进行剪枝，剪去固定值节点和信息节点之间的子树，留下与混合节点相连接的固定值节点和信息节点；

步骤S4，对剪枝后的译码树图进行译码运算。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，对接收到的码长为N＝2ⁿ的极化码，将其二分图模型表示为一个n+1层的树图形式，该树图中共有 2ⁿ⁺¹-1个节点，其中处于第n层的各变量节点对应信源比特，而处于第0 层的根节点对应编码节点；其中，n为大于1的自然数。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S2中，对于第i层的任一节点，如果该层包含的变量节点全部对应固定值比特，则称其为固定值节点；如果该层包含的变量节点全部对应信息比特，则称其为信息节点；如果该层包含的变量节点对应的既有固定值比特又有信息比特，则称其为混合节点。