[发明专利]一种极化码编译码方法

说明书

本发明属于信道编码领域，具体涉及一种极化码编译码方法。本发明基于极化码的传统CRC辅助SCL译码方法以及分段CRC辅助的极化码编译码结构，提出了分段奇偶校验和CRC联合辅助的极化码编译码方法，该方法在编码端使用一种分段奇偶校验和CRC校验的信息校验结构进行编码产生码字，并且在译码端设计了对应分段奇偶校验和CRC校验辅助的极化码的译码算法，对接收的码字进行分段的译码校验，在性能损失很小的情况下，极大的节省了译码器的存储空间，有利于极化码的硬件实现。如果第一层或者前几层译码结束后奇偶校验或者CRC校验没有通过，该方法可以直接反馈并重传，而不需要等到全部译码结束的时候再重传，可以降低译码时延，有利于极化码在实时通信中的应用。

技术领域

本发明属于信道编码领域，具体涉及一种极化码编译码方法。

背景技术

极化码是Arikan Erdal于2007年提出的一种信道编码方法，在二进制离散无记忆信道下，当码长为无限长时，极化码是现有可证明的的唯一一种能够达到信道容量的编码方法。然而在码长为有限长时，极化码的SC译码性能要低于现有的Turbo码和LDPC码。针对这个问题，Ido Tal提出SCL译码算法——即通过增加存储可能存在的译码路径来提升性能，但是这种通过增加存储可能的译码路径会浪费大量的寄存器，由于在一次完整的译码过程中绝大多数的寄存器都不会被访问就要被释放，这就导致寄存器利用率很低，并且在低信噪比的时候性能比较差。为了提高极化码的最小距离，Ido Tal提出使用CRC(即循环冗余校验码—— Cyclic Redundancy Check)辅助校验极化码来改善低信噪比时的性能，当使用CRC辅助SCL 译码算法时，极化码的性能要优于Turbo码和LDPC码的性能。然而在HARQ协议中通过传统的CRC辅助校验的方法，会大大增加译码时延，其高时延根本无法满足实时通信的需求。

针对于SCL译码算法存在的寄存器利用率较低和CRC校验时延高的问题，本发明使用分段奇偶校验和CRC的混合结构，对极化码的编译码进行改进。传统的CRC辅助校验是在接收端译码结束后，对L条保留的路径做CRC校验；分段CRC辅助校验在接收端每次译码到分段部分的结尾时，就对L条保留的路径做奇偶校验或者CRC校验，直到最后一层的结尾进行校验完才完成译码。对于最后一个分段，使用CRC校验；其他的分段，则使用奇偶校验。这种分段奇偶校验和CRC联合辅助的方式在译码的时候就可以重复使用寄存器以达到提高寄存器利用率。在HARQ协议中，传统的CRC辅助校验是在全部译码结束并且没有通过CRC 校验的情况下，需要重传全部码字并再一次对整个码字进行译码；而分段奇偶校验和CRC联合辅助校验是，如果第一层或者前几层没有通过CRC校验就可以直接进行重新传输码字再次译码，这样就节省很长的译码时间，从而得到很大的降低时延。

发明内容

本发明针对现有的现有SCL译码算法下寄存器利用率低和CRC校验时延高的问题，提出了一种分段奇偶校验和CRC联合辅助的极化码编译码方法，该方法在编码端使用一种分段奇偶校验和CRC的信息校验结构进行编码产生码字，并且在译码端设计了对应分段奇偶校验和CRC辅助极化码的译码算法，对接收的码字进行分段的译码校验，直到最后一段译码校验结束才完成整个极化码译码。

本发明的技术方案为：

一种极化码编译码方法，其特征在于，包括：

编码：采用分段奇偶校验和CRC联合辅助的编码，具体包括：

a.对信息比特进行分段：设码长为N比特，码率为R，总的信息位比特为K＝NR比特，N＝2ⁿ，上标n为自然数，将信息分为M段，每段长度为k_i，则k为保留的信息比特数；

b.对分段后的信息比特进行编码：对前M-1个分段使用奇偶校验，最后一个分段使用CRC 校验，具体为：