[发明专利]一种非均匀分段校验的极化码编译码方法

说明书

本发明涉及一种极化码编译码方法，特别涉及一种非均匀分段校验的极化码编译码方法，属于信道编码领域。本发明通过计算信息位各比特的错误概率，按照错误概率对信息位进行非均匀分段校验，使各段信息的错误概率总和接近，对更容易出错，即靠前的信息位提前校验，构造出新的比特序列后再进行极化码编码，译码过程中可以使用校验函数对该段信息进行校验，从而实现缩减译码搜索路径和提前终止译码的效果。

技术领域

本发明涉及一种极化码编译码方法，特别涉及一种非均匀分段校验的极化码编译码方法，属于信道编码技术领域。

背景技术

无线通信系统中，信道编码技术可以显著地提高通信系统的可靠性，从编码方面获得的编码增益一直以来被看作是最小代价提升通信系统可靠性的一个重要手段，人们一直都在努力寻找更接近香农限的信道编码方案。从早期的线性分组码、卷积码，到后来的Turbo码、LDPC码，信道编码的性能与香农限的差距越来越小。2009年，Arikan在一篇文章中提出的极化码编译码方案引起了信道编码届的广泛关注，这是信道编码历史上第一次给出了一种理论上可达信道容量的编译码方案。

极化码的核心原理为信道极化理论，信道极化分为信道组合和信道拆分。信道组合是将N个独立的信道W:X→Y通过线性变换合并成一个整体的信道W_N:X^N→Y^N，具体实现时，先由两个信道进行组合并通过递归实现N个信道进行信道组合，u∈X为待编码信息，服从等概率分布，向量为编码后的信息序列，和分别表示集合{x₁,x₂,...,x_N}和{u₁,u₂,...,u_N}，G_N为生成矩阵，B_N为比特翻转矩阵，表示克罗内克积。经过信道组合后，可以得到一个整体的信道W_N，再将W_N组合信道拆分成N个协同信道，假设在译码第i个比特u_i时，前i-1个比特已经正确译出。经过信道组合和信道拆分之后，信道产生了信道极化现象，即任意的二进制离散无记忆信道(B-DMC，Binary-DiscreteMemoryless Channel)中，对于任意一个固定的σ∈(0,1)，随着码长N无限增长，协同信道容量的部分i∈(1,...,N)所占比例趋近于I(W)，信道容量的部分i∈(1,...,N)所占比例趋近于1-I(W)。基于信道极化理论，构建一种新的编码方式——极化码。在信道容量趋近于1的协同信道上放置信息序列，在信道容量趋近于0的协同信道上放置冻结比特序列(通常选取为全零序列)，送入编码器进行编码并发送。现有的极化码译码方式包括连续消除(SC，Successive Cancellation)译码算法，基于路径的连续消除(SCL，Successive Cancellation List)译码算法，为进一步提高译码可靠性，提出循环冗余校验辅助的SCL(CA-SCL，Cyclic Redundancy Check Aided-SCL)算法，该算法对信息比特序列进行CRC校验并级联在信息序列之后，译码时在译最后一个比特时对2L条路径进行CRC校验，从通过校验的路径中选择错误概率最低的一条作为译码结果。由于极化码具有低译码复杂度，高译码可靠性等优势，第三代伙伴计划协议(3GPP，3rd GenerationPartnership Project)，已经确定在eMBB场景的控制信道中采用极化码作为编码方案。

为实现提前终止译码效果，现普遍采用分段校验辅助方法，而现有的分段校验辅助方法为均匀分段，即按照信息位长度均匀分段，虽也能实现提前终止译码，但由于极化码中信息位可靠程度不同，按信息为长度均匀分段校验的方法导致每一段错误概率不同，且极化码存在错误传播效应，第一位出错比特通常集中在信息位靠前的比特，因此均匀分段校验并没有最大程度的降低译码计算复杂度。

发明内容