[发明专利]一种降低极化码译码时延的方法

摘要

本发明公开了一种降低极化码译码时延的方法，包括：计算对数似然比初始值；递归遍历译码树；遍历过程中特殊节点译码；遍历过程中的非特殊节点利用校验矩阵降低译码时延；根据循环冗余校验选择最终译码结果。本发明在极化码译码递归遍历译码树的过程中，利用极化码的校验矩阵进行校验，在校验成立时不再递归遍历子节点，从而有效降低译码时延，由于利用校验矩阵进行判定可以与其他步骤并发执行，不会增加额外的译码时延。本发明能够显著降低串行抵消方法的译码时延，与经典的低时延译码方法置信传播译码相比，时延特性可以逼近置信传播译码，而误码率性能和计算复杂度显著优于置信传播译码，当信噪比越高时，本方法的译码时延降低越明显。

主权项

一种降低极化码译码时延的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，计算对数似然比初始值采用树形译码结构，对于一个码长为N,信息位长度为K的极化码，其译码树为深度为n＝log2N的二叉树，采用基于串行抵消的译码方法从根节点开始递归遍历整个译码树，树节点之间传递待译符号的对数似然比LLR，LLR初始值通过如下方式计算得到：L(ui)=logPr(yi|ui=0)Pr(yi|ui=1)---(1)]]>其中，ui表示发送比特，L(ui)表示ui的对数似然比，yi为译码器接收到的待译码的符号，Pr(yi|ui)表示发送符号为ui时接收到符号yi的概率，Pr(yi|ui)从解调器的软判决信息中得到，译码开始时，由公式(1)计算接收符号的对数似然比并传递给根节点，激活根节点；步骤2，递归遍历译码树对于译码树上的一个节点v，其包含的叶节点的个数为Nv，该节点从父节点接收一个长度为Nv的LLR值序列，记为αv，由αv计算要传递给左子节点的LLR值序列αl：αl[i]＝sgn(αv[i])sgn(αv[i+Nv/2])min(|αv[i]|,|αv[i+Nv/2]|)，0≤i＜Nv/2   (2)其中，i是向量αv的位置索引，av[i]表示αv的第i个元素，sgn(x)=1,x>00,x=0-1,x<0,min(a,b)=a,a≤bb,b<a]]>以递归的方式遍历左子节点，返回后从左子节点接收到长度为Nv/2的比特序列βl，然后计算要传递给右子节点的LLR值序列αr：ar[i]＝av[i+Nv/2]‑(2βl[i]‑1)av[i]，0≤i＜Nv/2   (3)以递归的方式遍历右子节点，返回后从右字节点接收到长度为Nv的比特序列βr，然后计算要返回给父节点的比特序列βv：βv[i]=βl[i]⊕βr[i],i<Nv/2βr[i-Nv/2],i≥Nv/2---(4)]]>其中，为二进制异或运算；步骤3，特殊节点译码在步骤2递归遍历左右节点的过程中，当遇到特殊节点中的至少一种时，则不再向下递归而直接译码后返回父节点，所述特殊节点包括Rate‑0节点、Rate‑1节点、REP节点，SPC节点；所述Rate‑0节点包含的叶节点全是休眠位比特，所述Rate‑1节点包含的叶节点全是信息位比特，所述REP节点包含的叶节点只有最后一位是信息位比特，所述SPC节点包含的叶节点只有第一位是休眠位比特；Rate‑0节点的译码策略如下：βv[i]＝0,0≤i＜Nv   (5)Rate‑0节点不分裂新的译码路径；Rate‑1节点的译码策略如下：βv[i]＝h(αv[i])，0≤i＜Nv   (6)其中，h(x)=0,x≥01,x<0---(7)]]>Rate‑1节点分裂出4个译码路径，找到序列αv中绝对值最小的两个，记为αv[min1],αv[min2]，min1、min2为其分别在序列av中的位置索引，将βv[min1]或βv[min2]比特位反转；REP节点的译码策略如下：βv[i]=0,Σjαv[j]1,else,0≤i<Nv---(8)]]>REP节点分裂出2个译码路径，βv分别为全0比特或者全1比特；SPC节点的译码策略如下：βv[i]＝h(αv[i])，0≤i＜Nv   (9)如果SPC节点的译码结果βv不满足奇偶校验，则找到序列αv中绝对值最小的，记为αv[min]，min是其在序列αv中的索引，然后将βv[min]中的比特位反转，SPC节点分裂出4个译码路径，方法与Rate‑1节点相同；步骤4，利用校验矩阵降低译码时延在步骤2递归遍历译码树节点的过程中，如果该节点不是步骤3中定义的特殊节点，对于列表中的每个存活路径，在利用公式(2)计算αl的同时，判断h(αv)ΗΤ＝0(H矩阵校验)是否成立，h(·)为公式(7)，H为极化码校验矩阵：H=GNv(A)T---(11)]]>其中，Nv为该节点包含的叶节点的数量，()T表示矩阵转置，为码长为Nv的极化码生成矩阵，A为固定位索引集合，是由A中索引指定的的行构成的子矩阵；所有路径都执行完H矩阵校验后，按照下式判断Σi∈ZHPMiΣj=1LPMj>t,---(12)]]>其中，PMi是第i个路径的度量值，ZH为满足H矩阵校验的路径索引集合,L是列表大小，t是小于1的门限参数(t的取值用户可以根据实际情况自行确定)。如果公式(12)成立，则对应每个译码路径，都有βv[i]＝h(αv[i])，0≤i＜Nv   (13)译码路径分裂方法同第三步中的Rate‑1节点相同，然后返回父节点；如果公式(12)不成立，则继续执行步骤2中剩余步骤；步骤5，根据循环冗余校验选择最终译码结果如果译码树从根节点返回，对于列表中的第l个译码路径Pl，其返回的比特序列βv记为βv(l)，则路径Pl的译码结果为：u^l=βv(l)Gn---(14)]]>其中，Gn为码长为n的极化码生成矩阵，如果满足循环冗余校验，则将选为最终译码结果，如果所有存活路径的译码结果均不满足循环冗余校验，则选择路径度量值PM最小的路径所得到的作为最终译码结果，整个译码过程结束。