[发明专利]基于子矩阵校验的SCAN-BF提前翻转译码器

说明书

本发明提出了一种基于子矩阵校验的SCAN‑BF提前翻转译码器，由分段子矩阵校验模块、构建翻转信息位集合模块和提前比特翻转模块组成。实验采用5G协议信道排序矩阵。SCAN‑BF译码首先统计出错概率较高的ε个信息位构建错误集合ξ，再通过分段子矩阵校验提前判断本次译码是否失败。当第m段子因子图的子矩阵校验失败时，从子因子图译码序列中选T个LLR值较小且位于集合ξ中的信息位，得到待翻转索引集合依次进行单比特翻转。实验仿真表明当N＝256，翻转次数T＝32时，SCAN‑BF译码器相比于SCAN译码器有0.6dB的增益。本发明能够根据子矩阵校验、统计错误集合及LLR较小值方法迅速定位错误比特，提前判断本次译码是否失败，从而终止译码，降低了译码时延。

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及极化码信道译码技术领域，在译码过程中通过分段子矩阵校验，提前判断子因子图信息位是否译码失败，根据统计错误集合和对数似然比(log-likelihood ratio，LLR)较小值方法设计软删除翻转(softcancellationbit-flip，SCAN-BF)译码器。

背景技术

2009年Arikan提出了信道极化概念，通过对相同信道进行组合，再对合成之后的信道进行拆分，拆分之后形成的信道容量一部分趋近于0，另外一部分趋近于1，形成两极分化的现象。极化码是一种基于信道极化提出的新型信道编码，迄今为止唯一可以达到香农极限的信道编码方法，在编码理论上具有里程碑式意义。极化码翻转译码思想源于连续删除(successive cancellation，SC)译码算法。在SC译码中，由于码字之间存在关联，上一位的错误比特判决会影响到下一位以及之后的比特判决。错误的比特判决由信道噪声导致，O.Afisiadis等人论述了仅由信道噪声造成的一位和两位的错误比特判决相对频率高达99％，并首先提出了SC翻转(SC-Flip)译码算法。L.Chandesris等人提出一个优化的度量器能更精确地查找SC译码过程中出现第一个译码错误的概率，提升了SC Flip译码器的纠错性能。Z.Zhang等人通过实验和理论构建了具有高概率(大于99％)出错的信息位关键集合，并证明了当SC译码失败，第一个不正确的信息位基本位于该关键集(critical set，CS)。基于SC翻转译码思想，Y.Yu等人将Bit-Flip的概念引入BP译码器并提出两种翻转方法：当BP译码失败时采用G-matrix校验的方法找出不可靠的信息位从而进行翻转；借助Z.Zhang等人提出的CS概念识别不可靠的信息位，进行了单比特翻转和多比特翻转。

基于SC和BP的翻转译码思想，本发明提出了一种基于子矩阵校验的SCAN-BF提前翻转译码器，在译码过程中通过分段子矩阵校验的方法提前判断是否需要翻转译码，当SCAN译码发生错误时及时终止译码，避免出现错误扩散并减少不必要的译码时延消耗，然后通过统计错误集合和LLR较小值方法寻找错误的信息位并进行翻转译码。而且根据华为5G协议的信道极化排序矩阵在加性高斯白噪声(additive white gaussian noise，AWGN)信道下进行了仿真，实验结果证明在5G短码通信系统中，所提出的SCAN-BF译码器获得了较好的纠错性能提升。当码长为256、码率为0.5、BER＝10^-u并且翻转次数T＝32时，SCAN-BF译码器的误码率相比于SCAN译码器提升了0.6dB的译码性能。

发明内容

本发明为了优化SCAN的译码性能，提出了一种基于子矩阵校验的SCAN-BF提前翻转译码器。