[发明专利]一种降低复杂度的Polar码的串行消除译码方法

说明书

本发明请求保护一种为了减少串行消除(Successive Cancellation，SC)译码方案的计算的复杂度，提出了一种降低复杂度的Polar码的串行消除译码方法。解决了原始的SC译码方案较高的计算复杂度问题。在接收端对数似然比的计算不是直接利用双曲正切函数递归计算的，而是利用等误差的线性分段函数来逼近SC译码方案中的双曲函数，即用乘法和加法运算代替了SC方法中的对数、指数和除法运算。相比于原始的SC译码方案，改进的方法在几乎不损失性能的情况下，大大降低了计算的复杂度。

技术领域

本发明属于5G通信领域，具体涉及到5G通信系统下基于信道极化编码的串行消除译码方案的一种降低复杂度的Polar码的串行消除译码方法。

背景技术

在通信传输系统中，通常将待传输的信息进行编码以提高数据传输的可靠性，保证通信的质量。2009年，由E.Arikan提出的极化码成为纠错领域的又一重大理论突破，它是第一种由确定构造方式的，被证明可以在二进制离散无记忆信道(Binary DiscreteMemoryless Channel，BDMC)下达到香农极限的信道编码方式，并且在串行消除(Successive Cancellation，SC)译码方案下的复杂度较低。Polar码在长码时性能良好，但在中短码长时，性能却要比LDPC码和Turbo码要差。为了改善Polar码在有限码长时的性能，现有技术中学者们提出了许多有效的译码方案，如串行消除列表(List ofSuccessiveCancellation，SCL)译码方案、通过增加循环冗余校验的CRC辅助SCL译码方案。

上述的几种译码方案，其两个递归式表示如下：

其中

递归的终止条件为当N＝1时，此时可以根据信道W的转移概率和接收符号值直接计算出结果。

由上述可见，其操作需要双曲函数的计算，即对tanhx和arctanhx的计算，tanhx包含2次指数、1次除法和2次加法运算，arctanhx包含1次对数、1次除法、1次乘法和2次加法运算，当Polar码的码长增大时，这在硬件实现时增加了硬件资源的消耗，增大了计算执行的延迟，从而增加了功耗。

针对上述问题，许多文献对SC译码方案复杂度降低做了许多研究，并取得了一些成效。本发明提出的一种降低复杂度的Polar码的串行消除译码方法，在确保性能的同时，进一步降低了译码计算的复杂度，对于极化码译码硬件实现中，减少了在执行时的计算功耗，大大的提升了实用性。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种降低了译码计算的复杂度的Polar码的串行消除译码方法。本发明的技术方案如下：

一种降低复杂度的Polar码的串行消除译码方法，其包括以下步骤：

1)、接收端接收Polar码，并对接收Polar码符号的对数似然比进行初始化，用L表示；

2)、根据信道极化的概率转移公式，得到奇序分裂子信道的转移概率递归式和偶序分裂子信道的转移概率递归式；

3)、根据步骤2)的奇序分裂子信道的转移概率递归式和偶序分裂子信道的转移概率递归式，推导出奇序分裂子信道和偶序分裂子信道对数似然比的递归关系；

4)、根据步骤3)利用等误差的线性分段函数去逼近串行消除SC译码方案中的奇序分裂子信道对数似然比函数，得到新的对数似然比递归式；

5)、将步骤1)中初始化的对数似然带入步骤4)中得到的新的两个递归式，直到N＝1时递归终止，即达到了信道W端，得到估计符号的对数似然比L'；

6)、根据步骤5)中得到的估计符号的对数似然比L'，根据判决条件式对比特u_i的估计值进行估计，完成译码，i∈(1,2,…,N)。