[发明专利]一种分段CRC辅助的极化码编码和译码方法

说明书

本发明提出了一种分段CRC辅助的极化码编码和译码方法，旨在保证译码误块率较低的同时，降低译码的复杂度，在对信息比特序列进行分段CRC编码后，通过选择各段非固定比特信道中可靠度最高的r个作为CRC比特信道定义包含CRC比特信道序号集合的极化码，并获取分段CRC辅助的极化码的编码结果；对已编码序列进行调制后通过信道传输到接收端，获取解调后的信号向量并输入译码器；译码器在对路径集合中的路径进行扩张后获取路径竞争的结果，最多保留L条路径，在各分段CRC校验处获取路径集合中能够通过CRC校验的路径并在非末段CRC校验处更新列表大小，获取保留的路径，最后获取N个比特的译码结果。

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，涉及一种分段CRC辅助的极化码编码和译码方法，可应用于信息传输等领域。

背景技术

极化码是第一类证明可达二进制输入离散无记忆信道对称信道容量的信道编码，不仅编译码复杂度较低，而且可达无记忆对称信道容量。另外，极化码构造方法明确、具备良好的迭代结构，非常适合硬件上的高效实现。因此，自从极化码现世以来，便获得了编码理论界的广泛关注。通过信道极化得到极化比特信道，并选择可靠度较高的比特信道传输有效信息，其余比特信道传输接收端已知的比特序列，将构造完成的比特序列输入极化码编码器，接收端对经由调制传输的已编码比特序列进行解调和译码。在此过程中，对可靠度不同的极化比特信道的分配方案会影响有效比特传输的错误概率，从而影响极化码译码的误块率，误块率越低，算法的译码性能越好，而实际应用又对译码算法的复杂度和时延提出了要求。

在Arikan提出次优译码算法连续消除(Successive-Cancellation，SC)译码算法后，为了提升译码性能和削减译码复杂度，信道编码界涌现出了大量优秀的译码算法，包括在高信噪比(Signal-Noise Ratio，SNR)下可达最大似然(Maximum-Likelihood，ML)性能的连续消除列表(Successive-Cancellation List，SCL)译码算法。由于SCL译码算法的L越大，译码误块率越低，但译码复杂度O(LN log N)又随着L增大而增大，故SCL类译码算法的计算复杂度可用译码进程中的平均列表长度L_avg表示，如何平衡译码复杂度和译码误块率十分关键。

循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)在实用通信系统纠错检测中广泛使用，使用它可以更好地提升SCL译码算法的性能，通过在极化码上级联CRC码，CRC辅助连续消除列表(CRC-Aided Successive Cancellation List，CA-SCL)译码算法与最前沿的Turbo码和LDPC码相比，能够展现极具竞争性的性能，因而得到研究学者的广泛关注。然而，CA-SCL译码的时延过高，无法满足实时通信的需求，为降低存储空间的占用和译码时延，研究学者提出了大量的改进方案，例如，授权公告号为CN 105227189B，名称为“分段CRC辅助的极化码编译码方法”的中国专利，公开了一种多CRC辅助SCL编译码方法，该方法假设使用CRC的长度为r·P比特，使用分段CRC校验，把信息平均分为P段，为K/P比特的信息加r比特CRC校验信息就构成了每段的信息结构，并在译码过程中的各个CRC校验处只保留度量值最高的通过校验路径，降低了极化码的译码时延，为实时通信带来很大的便利，节省了寄存器存储空间，为硬件实现提供很大的便利。

又如，为了尽早移除CA-SCL中的不必要路径并削减译码复杂度，Huayi Zhou在2016 IEEE 83rd Vehicular Technology Conference中发表的名称为“Segmented CRC-Aided SC List Polar Decoding”的论文中，公开了一种分段CRC辅助连续消除列表(Segmented CRC-Aided Successive Cancellation List，SCA-SCL)编译码方法，在译码过程中的分段CRC校验处先保留全部通过校验路径，再进行路径竞争与剪枝，从而以略微增加计算复杂度为代价，降低译码误块率。