[实用新型]基于极化码的高效率检测器

说明书

本实用新型公开了一种基于极化码的高效率检测器，包括极化码编码器、并串变换器、伪随机交织器、映射及调制器、解映射器、解交织器、串并变换器、BP译码器；极化码编码器、并串变换器、伪随机交织器、映射及调制器依次连接；映射及调制器的输出经过信道传输后成为解映射器的输入；解映射器、解交织器、串并变换器、BP译码器、并串变换器、伪随机交织器依次循环连接。本实用新型可以有效地降低译码器与解调器之间的迭代时延，同时可获得较高的译码性能增益。

技术领域

本实用新型属于无线通信技术，特别是一种基于极化码的高效率检测器。

背景技术

极化（polar）码的理论基础是信道极化，即多个容量相同且独立的二进制对称离散无记忆信道（B-SDMC）可以被拆分和重组后形成新的信道容量不同的虚拟信道，其中有的信道容量趋于1，有的信道容量趋于0，在码长趋于无穷时，容量为1的信道数量与信道总数的比例可以达到B-SDMC的信道容量。因此，polar码是目前唯一可证的在码长无限大时可达B-SDMC香农容量的编码方式。同时，极化码相比其他现代编码方式（如LDPC、turbo码）还有编译码复杂度低，具有规则的递归结构，硬件实现简单等优势。正因为如此，在2016 年11月18 日，美国内华达州里诺举办的3GPP RAN1 第87 次会议上，polar码被采纳为5G通信中增强型移动带宽场景中控制信道的编码方案。然而，在码长较长时，polar码的串行消除（SC）译码方式存在较大的时延，性能也与等码长码率的LDPC码存在差距。并行译码的置信度传播（BP）算法和SC这类串行译码方案相比，可以减少译码时延，并已在对LDPC的译码中取得了极佳的性能。

Polar码最早是由Arikan提出的新型编码技术，借鉴于LDPC的译码方案，Arikan又提出了适用于polar码的BP译码器，较串行译码方式所需译码时延更低。目前极化码经常被用于比特交织编码调制系统（BICM）和比特交织编码调制迭代译码系统（BICM-ID）。这两种系统的发送端完全一致，区别仅仅是检测器的不同。他们的检测器各有优劣，基于极化码的BICM系统的检测器将BP译码器与解调器分割成为了两个独立的个体，检测性能会受到影响。而基于极化码的BICM-ID的检测器可以使得BP译码器与解调器两者之间产生信息交互，可有效提升检测性能，但是解调器需等待BP译码器自身译码迭代完成才能接收到更新的先验信息，这会造成很大的译码延时，同时也增加了译码复杂度。这些问题阻碍了极化码在商业中的进一步应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于极化码的高效率检测器，具有计算复杂度低、译码时延小和检测误码率低的优点，可作为polar码迈向商业化应用的重要参考资料。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于极化码的高效率检测器，包括极化码编码器、并串变换器、伪随机交织器、映射及调制器、解映射器、解交织器、串并变换器、BP译码器；极化码编码器、并串变换器、伪随机交织器、映射及调制器依次连接；映射及调制器的输出经过信道传输后成为解映射器的输入；解映射器、解交织器、串并变换器、BP译码器、并串变换器、伪随机交织器依次循环连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：（1）每次与解调器迭代前，BP译码器的内部迭代无需达到收敛，内部节点信息更新仅完成一次就立即将所得码字的软值信息反馈给解映射器，更新其先验概率。本实用新型可以将现有比特交织编码调制迭代译码（BICM-ID）系统中的译码与解调的迭代同BP译码器内部的迭代统一起来，解调器无需等待译码完全结束才开始工作，减少了译码时延。（2）为减少比特之间的相关性，本实用新型采用并联多块编译码结构，并对独立的码字做整体交织处理，增大了迭代译码的性能增益。同时，发送序列的帧长和码率设计更加灵活，在译码中采用并联译码结构，可以有效提高系统译码的吞吐量。（3）本实用新型的解映器采用最大似然检测（ML）方式，并仅输出所得软值信息。在每次接收到译码软值信息的反馈后，更新每个待检符号的先验概率，直至先验概率收敛。由于采用了伪随机交织器和并联编译码结构，在译码和解调过程中，可以假设各比特间相互独立，提高了所更新先验概率的准确性也增加了迭代译码的性能增益。