[发明专利]基于极化码的分段CRC校验堆栈译码方法及架构

说明书

本发明公开了一种基于极化码的分段CRC校验堆栈译码方法，包括：将信息序列分为N部分；对每一段最后一位比特在极化码码字序列中的位置进行标记；在进行堆栈译码的过程中，当译码长度到达标记位置时，实施CRC检验，若通过，则该译码路径存活，若不通过，则该译码路径被淘汰。与传统的方法相比，本发明大大降低了算法复杂度并使译码性能得到提升，并提升了译码的正确率。此外，在译码方法的基础上，硬件架构同时被提出，资源占据较传统算法实现了降低。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于极化码的分段CRC校验堆栈译码方法及架构。

背景技术

自香农提出信道编码理论以来，以可行的编译码复杂度达到香农极限一直是信道编码领域的中心课题。Arikan于2009年提出极化码(Polar Codes)，第一次被严格证明可以达到信道容量，在学术界引起了研究热潮。同时，极化码也引起了工业界的关注。Alcatel-Lucent，Qualcomm，华为，工信部等组织针对5G移动通信的全新应用场景，提议极化码作为下一代信道编码的候选方案，从而使5G移动通信系统更好地满足超高速率、超低时延、高速移动、高能效和超高流量与连接数密度等多维能力指标。

极化码的依据是信道极化的性质，即将一组独立且相同的二进制离散无记忆信道通过一定的组合与分离操作，得到极化信道，信道的对称容量出现分化，一部分趋于1，另一部分趋于0，且码长越大，两极分化现象越明显。因此我们可挑选信道进行信息传输。此外，极化码具有简洁的编译码结构，在大规模集成电路硬件实现中也具有较强的适用性。

极化码的发展仍处于初期，存在两个主要问题：有限码长下编译码性能不理想；低误码率下高速率、低延时硬件实现待改进。目前常用的极化码译码算法有连续删除(successive cancellation,SC)译码算法，基于SC译码的连续删除列表(successivecancellation list,SCL)译码算法，及基于SC译码的连续删除堆栈(successivecancellation stack,SCS)译码算法。比较极化码的SC，SCL，SCL译码算法，可知SCS译码算法的误码率性能与SCL译码相近，且均接近于最大似然译码，同时SCS译码算法的计算复杂度较SCL译码有较大降低。

SCS译码算法的基本思想是：将译码路径保存在一个栈深为D的堆栈中，且对应的对数似然概率从栈顶到栈底由大到小排列。每次选择堆栈的栈顶元素进行路径扩展，直至第一次路径长达到N，再选出此时译码路径为0或1的对应最大概率的路径作为译码输出。

Kai Niu提出CRC辅助(CRC-aided)的SC/SCL/SCS译码算法，译最后一层时，输出第一条通过CRC检验的译码路径。结合CRC的译码算法，其误码性能得到了很大改进。由于其必须等到译码长度达到N时才进行CRC检验，这一方式存在冗余计算。解决方法是进行提早的截止策略。Huayi Zhou提出分段CRC辅助SCL的译码算法，仿真结果显示，在信噪比为0.5dB的情况下，计算复杂度可降低44.35％。

在信噪比较高时，SCS的译码复杂度接近SC算法，当信噪比较低时，SCS的译码复杂度较高。因此，改进SCS译码算法的主要方向是降低其在低信噪比下的复杂度。现有的控制SCS的复杂度的策略分为两方面：限定栈深、出栈次数(从堆栈中路径数目的角度)；限定门限概率值(从路径的似然概率的角度)，这两者都仅考虑了修枝。分段CRC从传输的比特是否正确的角度，兼顾了修枝和降低误码率。

发明内容

发明目的：本发明针对现有极化码译码技术中存在的缺陷，提供了一种基于极化码的分段CRC校验堆栈译码方法及架构。

技术方案：本发明所述的基于极化码的分段CRC校验堆栈译码方法，包括以下步骤：

(1)将信息序列分为N部分，分别为Part1,Part2,…,Part N，每一部分最后一位比特在极化码码字序列中的位置分别为Index1,Index2,…,IndexN；