[发明专利]基于极化码级联的低复杂度CRC设计方法

说明书

本发明公开了一种基于极化码级联的低复杂度CRC设计方法，采用错误样式矩阵对CRC的检测性能进行评价，CRC设计的复杂度正比于错误样式矩阵的空间大小（即行数乘以列数）。通过减少CRC保护的比特数，以及用极化码中最可靠的虚拟子信道传输CRC比特，可以取得更加精简的错误样式矩阵，从而降低了搜索复杂度。同时，利用本方法搜索所得CRC在修改后的polar‑CRC级联方案中可以获得更好的译码性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术，特别是一种基于极化码级联的低复杂度循环冗余校验码 (Cyclic Redundancy Check,CRC)设计方法。

背景技术

在无线通信技术中，信道编码是提高信息传输可靠性的有效手段。极化(polar)码由Arikan Erdal在2008年提出。在无限码长时，极化码采用串行消除(SuccessiveCancellation，SC)译码算法可以达到二进制离散无记忆信道(B-DMC)容量。然而，SC 译码算法在有限码长时，相比同类编码方式，如低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check，LDPC)码、turbo码等，并不能取得令人满意的性能。为提升polar有限 码长下的性能，IdoTal提出SC译码算法的增强型算法----串行抵消列表(Successive Cancellation List，SCL)译码算法。同时，加以CRC辅助以增加从最终译码列表中选取 正确译码结果的准确性。在有限码长下，辅助以CRC的SCL译码算法可以使得polar码 优于LDPC码及turbo码。

在给定CRC长度和极化码编码要素(码长N，信源序列长度K，用于传输信息比特 的信息信道集合)后，仅仅改变CRC多项式便会造成译码性能的改变。这是因为CRC 对于polar码译码性能最主要的贡献在于，在SCL译码完成后，他可以将备选路径中的 错误的最小码重码字检测出来，从而降低了级联码字的最小码重码字个数，使得在高信 噪比下译码性能提升。基于此，为寻找到在CRC-polar级联编码结构中最优的CRC，往 往基于穷搜索方式，需要依次对所有最小码重码字进行测试，最后选择能检测出最小码 重码字个数最多的作为最优CRC。这种检测方式在已由Qingshuang Zhang等学者于2017 年6月在期刊IEEECommunication Letters第21卷第6期1229-1232页“CRC code design for list decodingof polar codes”一文中描述。但是该方法复杂度极高，搜索时延大。可见， CRC的搜索问题成为了阻碍polar码走向商业化应用的重要问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于极化码级联的低复杂度CRC设计方法，该方法具有 复杂度低，节省搜索时间等优点。

实现本发明目的的技术方案为：

一种基于极化码级联的低复杂度CRC设计方法，步骤如下：

第一步，经过码字构造，在极化码中挑选出适合传输信息比特的信息信道(简称为信息信道)，通过穷搜索方式得到此构造方案下的极化码最小码重及次小码重码字，并 求出各码字相应的信息序列，组成集合，集合内的序列即为在之后搜索CRC多项式时所 用序列，所得信息序列又被称为错误样式。

第二步，将求得的信息序列集组成矩阵形式，我们称所得矩阵为标准错误样式矩阵 (SEPM)。

第三步，从信息信道集中选取出关键信道，对关键信道所传输的比特即关键比特 进行CRC编码；

第四步，从信息信道集中挑选出高信噪比环境下最为可靠的信息信道用来传输CRC比特；

第五步，对SEPM进行简化，即在SEPM中仅保留各信息序列中的关键比特；

第六步，利用简化后的SEPM进行CRC搜索，寻求最优CRC。