[发明专利]一种基于比特翻转的极化码快速串行抵消列表译码算法

说明书

一种基于比特翻转的极化码快速串行抵消列表译码算法。该算法通过加入四种特殊结点的识别来加快了译码速率，同时构建了临界集，不再依据先前译码错误而引起的错误传播，而是通过对两种特殊结点即信息比特R1结点和单奇偶校验(Single‑Parity‑Check,SPC)结点分别对对数似然比(Log‑Likelihood Ratio,LLR)值进行计算来判决并确定翻转位置，当奇偶校验位不满足时只需翻转对应于最不可靠输入LLR的信息比特，这样就减少了翻转次数，从而降低其复杂度。仿真结果表明：在误块率为10supgt;‑5/supgt;时，基于比特翻转所提出的改进快速SCL译码算法比基于比特翻转的原始SCL译码算法信噪比改善了0.09dB，因而该改进译码算法为中短码长情况下提供了参考算法。

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及信道译码中极化码的译码算法。该方法主要是基于比特翻转和特殊结点识别对串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法进行改进。

背景技术

极化码是一种新型编码方式，于2008年由土耳其毕尔肯大学Arikan教授首次提出，它也是首个已被证明可以达到香农极限的信道编码方法，所以极化码在编译码技术领域特别有吸引力。2016年11月17日，在美国第三代合作伙伴计划(3rd GenerationPartnership Project,3GPP)RANI第87次短码会议讨论中，最终由中国华为主推的极化码被采纳为5G控制信道中的短码方案。

极化码的研究主要两个方向是极化信道的构造和极化码的译码。其中极化码译码主要关注的是在译码时降低译码复杂度和提高译码准确性。Arikan教授在提出极化码的同时也提出了一种最基础的串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法，但在中短码长下，SC算法的性能不佳，性能不如Turbo码和低密度奇偶校验(Low Density ParityCheck,LDPC)码，因此Tal和Vardy等人提出了SCL算法，该算法通过增加路径列表大小L来保留多个译码结果改善了译码性能，但随之而来的是复杂度的升高，硬件设计上不易实现。因为该算法存在路径复制和路径删除，会导致大量PM值的计算、排序和选择等工作，其过程比较复杂和耗时，不能满足高效的目的。

本发明提出了针对基于比特翻转的SCL译码算法存在不能兼顾译码性能和译码复杂度的问题，提出了一种基于比特翻转的极化码快速SCL译码算法。该算法对SCL译码器加入特殊结点的快速译码，再通过临界集的构建以翻转不可靠的信息比特，从以上两个方面对SCL译码算法进行改进。该方案具有运算速率快，减少了存储空间，利于硬件的实现的优点。仿真结果表明，该方案构造的一种基于比特翻转的极化码快速SCL译码算法的译码性能优于文献[1]“Yongrun Y,Zhiwen P,Nan L,et al.Successive cancellation list bit-flip decoder for polar codes[C]//2018 10th International Conference onWireless Communications and Signal Processing(WCSP).2018:1-6.”的译码性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于比特翻转的极化码快速SCL译码算法，通过比特翻转和特殊结点的识别对SCL译码算法进行改进。其中比特翻转纠正了输出结果中不可靠的信息比特，改善了SCL译码器的译码性能，特殊结点的识别加快了SCL译码器的运算速度，降低了译码时延和复杂度。该方案不仅译码简单，还可以节省SCL译码器的存储空间利于SCL译码器的硬件实现。因而该方案为SCL译码器的硬件实现提供了一种实用性的参考作用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

首先利用特殊结点的加入对SCL译码器的输入信号进行结点识别，简化了SCL译码器的译码步骤，其目的在于加快了SCL译码器的运算速率，降低复杂度，有利于SCL译码器的硬件实现。