[发明专利]一种极化码的快速译码方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种极化码中基于SSC译码算法的改进算法——EPD-SSC(Error-Probability-Distribution-SSC)。

背景技术

极化码(Polar Codes)由土耳其科学家在2008年国际信息论大会上首次提出，因其在理论上证明能够达到二进制离散对称信道的信道容量而备受关注。2015年，在3GPP会议上将极化码定为第五代移动通信eMBB场景下控制信道的编码方案。

极化码利用不同的极化信道分别传输信息比特和固定比特，从而达到以信道容量可靠的传输信息的目的。极化码的提出来源于信道极化现象，当对N个信道进行极化变换后，一部分极化子信道的信道容量趋于1，另一部分极化子信道的信道容量趋于0。因此，可以在信道容量趋于1的子信道上传输信息比特，在信道容量趋于0的子信道上传输固定比特。进一步，构造极化码就是在N个极化子信道中寻找足够可靠的K个子信道。

极化码的基本译码算法是连续消除(Successive Cancellation-SC)译码算法，虽然该算法复杂度低，但是只能单个比特的串行译码，因此会带来较大的时延。在5G通信系统中，低时延的通信十分重要。于是，简化的连续消除(Simplified SC-SSC)译码算法被提出，多种基于特殊结构的改进版本也被提出。SSC算法基于组合码的树结构，能够简化Rate-1结点的译码来提高译码速度，降低时延。为了进一步降低译码时延，本发明专利针对Rate-R结点提出了一种基于概率测度的EPD-SSC算法。

发明内容

本发明提出了一种基于SSC译码算法的EPD-SSC译码算法，能够有效降低极化码的译码时延，提高译码速度。

EPD-SSC译码算法分为两部分：离线的错误概率分布计算模块和在线的EPD-SSC译码模块。

离线计算模块采用弱极化信道下的高斯近似来估计弱极化子信道的错误概率参数。

弱极化信道的定义为：假设有N＝2ⁿ个同样的BDMC信道，记为W^N，则组合信道集合{W_M|M＝2^m,m<n}称为N个BDMC信道的弱组合信道，W_M信道经信道分离后生成的单个信道称为极化信道对应的弱极化信道。

极化码SSC译码算法的树结构中，树的结点对应着组合码。假设V_i,j表示第i层第j个结点，存储的信息分别为α和β，其中α表示似然值，β表示硬判决信息。于是，{V_i,j|i＝t}表示第t层上的所有结点，其对应的似然值为N为码长。

考虑弱极化信道N为码长，t为SSC树的第t层。可以看出，弱极化信道与第t层的似然值a_i或硬判决信息β_i是一一对应的；进一步，由极化码信道极化和编译码可以看出，弱极化信道与译码树结点密切相关。因此，通过研究弱极化信道可以分析树结点的性能，即可以通过概率测度来描述树结点的性能。

在离线的错误概率分布计算模块中，适用以下步骤：

步骤1，初始化错误概率分布树P＝{node|node∈P}，其中node＝{p_i|0<p_i<1,i＝2^n-t,0＝<t≤n},n表示树的深度，t表示树的层数。假设发送码字全为零，初始化信道输出似然比为

步骤2，遍历错误概率分布树P，并更新node中的估计误码率p_i：

根据高斯近似迭代公式计算与弱极化信道相对应的信道似然比均值

根据公式计算估计误码率p_i，并更新结点值；

如果P未全部更新，则继续执行步骤2，否则离线计算结束；

在得到信道状态信息的情况下，根据以上步骤可以得到错误概率分布树P，P可作为查询库辅助译码；

在线译码阶段根据离线计算的结点误码概率特性对Rate-R结点进行判决，寻找足够可靠的结点，从而进行快速地硬判决译码；

在译码树中，考虑某一结点node＝{p_i|0<i≤k}，查询概率分布树P可以知道p_i的值，且p_i对应硬判决结果β_i；