[发明专利]构造类极化码的设备和方法

说明书

一种用于构造极化辅助卷积(Polarization Assisted Convolutional，PAC)码的方法，该方法包括将码字传递通过噪声信道以获得第一比特和噪声值，基于通过译码码字来获得译码的码字的噪声值来确定第一比特是信息比特还是非信息比特，基于译码的码字来选择对第一比特的奖励或惩罚中的至少一个，基于译码概率设置奖励，并且该选择响应于确定第一比特被错误的译码选择对第一比特的惩罚；以及根据多个状态当中的每个状态的Q值，迭代传递、确定和选择，Q值中的至少一个对应于第一比特。

相关申请的交叉引用

本申请基于并受益于2021年9月28日提交的印度临时申请202141044037，其内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本文公开的实施例涉及极化码，并且更具体地说，涉及对于任何给定的块长的类极化码的构造。

背景技术

极化码是用于二进制输入无记忆对称(BMS)信道类的第一种可证明的容量实现码，对于块长为N的码，具有O(N log2 N)阶的低编码和译码复杂度。极化码基于信道极化，其中通信信道被变换为极化的子信道；完全有噪声或无噪声。信息比特在一组无噪声的子信道上发送，而固定或冻结的比特在有噪声的子信道上发送。极化码已经在5G新无线电(NR)中用于控制信息的编码和译码。

当码的块长N接近无穷时，极化码渐进地实现信道容量。然而，对于短块长，极化码的性能不足。图1示出了对于块长N＝128和码率R＝0.5的二进制输入加性高斯白噪声(BI-AWGN)信道，极化码及其变体的性能。图1还示出了BI-AWGN色散界限，其为在最大似然(ML)译码下的通过使用块长为N和码率为R的码在BI-AWGN信道上可以实现的最小(或最低)错误概率ε*(N,R)。可以清楚地观察到使用串行抵消译码(SCD)的极化码和色散界限之间的巨大差距。这种差的性能可以部分归因于极化码的差的距离属性，以及与ML译码相比SCD的次优性。

已经努力在连续消除列表(SCL)译码下使用循环冗余校验(CRC)辅助极化码来增强短块长的极化码的性能。

图1描述了(128，64)极化码变体的帧删除率(FER)性能。图1还示出了与(72，64)循环码结合的(128，72)极化码的FER性能，该循环码在列表大小L＝32的SCL译码下充当CRC。这种方法已被5G NR标准采用，并沿用至今。

在2019年国际信息论研讨会(ISIT)的香农演讲中，Arikan提出了极化辅助卷积(polarization assisted convolutional，PAC)码，这是对最先进的极化码的重大改进。在顺序译码下，在目标FER为10^-5时，PAC码的FER性能与BI-AWGN色散界限近似值相差仅0.25dB。此外，在其他工作中观察到，通过如图1所示的列表译码可以获得几乎相同的FER性能。

PAC码的编码方案如图2所示。在图2中，实线框指的是通信系统中使用的实际块(例如，由其执行的操作)。虚线框指的是提供给这些块的信息。示例PAC码可以表示为PAC(N,K,I,w)。此处K是信息比特数。N是主要为2的幂次方的码字的长度。是信息比特索引集。w是包含0和1的长度p的预编码向量。R＝K/N是代码的速率。使用极化码术语，F＝I^c是冻结索引集，其中没有信息被发送。这些索引用零填充。