[发明专利]基于并行耦合极化码编译码方法

说明书

本发明提供了一种基于并行耦合极化码编译码方法。该方法在编码端，设计了一种新的编码方案，每帧信息比特部分根据信道可靠性划分为三部分，高可靠信息比特位集合A、较高可靠信息比特位集合B和一般可靠信息比特位集合C，且集合B和C的比特位数相等。将多个编码帧的较高可靠信息比特位和一般可靠信息比特位进行循环耦合。译码端首先对每帧采用CRC辅助的SCL(CRC‑aided SCL，CA‑SCL)译码，将译码结果满足CRC校验的帧视为译码成功，否则视为译码失败。若全部帧均译码成功就退出译码，否则利用帧间相关性，对译码失败的帧，根据译码出现的三种情况：非连续帧译码失败、连续两帧依次译码失败、连续三帧或三帧以上依次译码失败，采用帧间比特替换与比特比较相结合的方法，通过译码成功的帧辅助译码失败的帧进行纠正译码，从而提高极化码的纠错性能。

技术领域

本发明涉及信道编码技术，尤其涉及极化码，具体涉及一种基于并行耦合极化码译码方法。

背景技术

信道编码是数字移动通信中的关键部分，其通过增加冗余以对抗消息在信道上传输时由噪声引起的错误，从而改进通信系统的性能。极化码由Arikan在2008年提出的一种已被证明能够达到香农极限的信道编码技术，其开启了第三代信道编码时代，也被用于5G标准中。极化码通过对完全相同且相互独立的信道进行先合并后分离操作，以此产生极化现象，再根据极化现象将信道划分为用于传输信息比特部分以及用于传输冻结比特部分。极化码的CA-SCL译码通过添加循环冗余校验码辅助SCL译码算法，在信息比特序列中添加CRC校验比特序列，利用SCL译码算法正常译码获得L条搜索路径，通过CRC对L条路径的信息比特进行校验，从而选取最佳译码路径，提高了译码性能。

极化码码长为中、短码长，列表数小，信噪比低时会造成极化码的CA-SCL译码性能差。人们对CA-SCL作进一步优化来提高性能。一种对CA-SCL译码进行后处理的算法(Wang CH,Pan Y H,Lin Y H,et al.Post-Processing for CRC-Aided Successive CancellationList Decoding of Polar Codes[J].IEEE Communications Letters,2020,24(7):1395-1399.)在信道部分将接收到的绝对值最小的数据作为不可靠的，然后对其进行翻转，并进行译码，在判决部分通过将幸存路径的总概率比删除路径的总概率，得到一个可靠度，用于选取路径，将两种处理方法进行结合，虽然通过对接收到的最不可靠位进行翻转以及改善路径的选择，能够有效地减轻通过CA-SCL解码遇到的信道和决策错误，但是对性能的提升较小，且因为需要对称重复译码，因此还增加了译码复杂度。

为了进一步提高CA-SCL译码性能，本发明设计了一种利用并行耦合方式，将编码帧进行循环耦合，利用耦合后的帧间相关性，针对译码出现的非连续帧译码失败、连续两帧依次译码失败以及连续三帧或三帧以上依次译码失败的情况采用比特替换以及比特比较相结合的方式，通过译码成功的帧辅助译码失败的帧进行纠正译码，从而提高极化码的译码性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提高极化码的CA-SCL译码性能，提出了一种并行耦合极化码编码方案，同时针对连续译码失败的帧，对极化码的CA-SCL译码算法进行改进，通过并行耦合的方式将帧与帧之间相关联起来，利用该关联性对译码失败的帧，针对不同译码情况进行比特替换与比特比较相结合的方法，对该帧进行再次译码。

本发明内容主要分为四个部分：

1.将信道根据可靠度进行升序排序，并将其划分为用于传输信息的信息比特位以及用于传输固定比特的冻结比特位。将每帧信息比特部分根据信道可靠度再次划分为高可靠信息比特位集合A、较高可靠信息比特集合B以及一般可靠信息比特集合C，其中|B|＝|C|＝m。

2.将h个编码帧的B和C进行循环耦合，即第i帧的B集合和第i+1帧的C集合传输相同的信息比特，第h帧的C集合和第1帧的B集合传输相同的信息比特，然后对每帧利用进行编码。