[发明专利]具备提前终止和置信度增强的极化码译码方法及其架构

说明书

本发明公开了一种具备提前终止和置信度增强的极化码BP译码方法以及其相应的硬件架构实现，其架构包括用于存储系统指令和运行逻辑的总控单元、用于完成极化码传统译码的BP译码单元和用于完成译码提前终止和置信度增强的条件判断单元，该方法包括以部分置信度为辅助的终止判断、基于置信度阈值的收敛增强、以分段式循环校验码为辅助的收敛增强等内容。本发明利用置信度稳定性的判断极大缩减传统BP译码中冗余的迭代次数，极大降低了极化码的译码延时；以置信度的数值变化趋势为依据进行置信度增强，极大加快收敛速度和收敛精度，从而进一步降低译码延时并有效保证误码率性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种具备提前终止和置信度增强的极化码BP译码方法以及其相应的硬件架构实现。

背景技术

上世纪80年代以来，无线通信技术飞速发展，已成为当今通信领域内发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。移动通信经历了第一代模拟通信(1G)，第二代蜂窝数字通信(2G)，第三代CDMA宽带通信(3G)的发展历程，目前已进入了第四代移动通信(4G)产业化的应用阶段。移动通信正朝着高速率，高容量，高频谱效率和低功耗的方向发展，不断满足人们日益增长的数据和视频需求。据主要运营商和权威咨询机构预测：移动宽带业务流量将在未来10年增长1000倍。现有4G技术在传输速率和资源利用率等方面仍然无法满足未来的需求，其无线覆盖和用户体验也有待进一步提高。世界各国在推动4G产业化工作的同时，第五代移动通信技术(5G)已经成为了国内外无线通信领域的研究热点。

5G移动通信标志性的关键技术主要体现在超高效能的无线传输技术和高密度无线网络技术。基于大规模多输入多输出(MIMO)的无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级。毋庸置疑，高性能、高效率的信道编码技术也将成为5G的一个重要研究方向。对于二进制输入的离散无记忆信道(B-DMCs)，理论上已经证明了极化码能够达到香农信道容量。作为第一个能够达到香农容量的信道编码，极化码是信息理论和无线通信领域的重大突破，引起了学术界和工业界的广泛关注。在5G移动通信的全新应用场景下，极化码将会取代Turbo码和LDPC码，在信道的纠错编码中大显身手。研究适用于5G移动通信系统的高效极化码构造及译码算法具有重大的理论意义与应用价值。

关于极化码的相关文献中，BP译码一直都存在译码延时长，译码精度不高的问题。针对译码延时，现存的解决方案主要为译码提前终止，但由于判断节点的设置，限制了译码延时的进一步降低；针对译码精度，现存的解决方案主要为置信度增强和置信度预测，用以提高收敛精度，但较高的运算复杂度难以兼顾高速译码的需求。因此，一种兼顾误码性能和低延时的提前终止方案和置信度增强方案对极化码BP译码器的高效应用就显得尤为重要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种具备提前终止和置信度增强的极化码BP译码方法及其实现架构，可以极大的降低极化码译码延时并保证较优的误码率性能，相应的硬件架构亦给出该BP译码器的通用方案，有着较高的硬件使用效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种具备提前终止和置信度增强的极化码BP译码架构，包括用于存储系统指令和运行逻辑的总控单元、用于完成极化码传统译码的BP译码单元和用于完成译码提前终止和置信度增强的条件判断单元。

与极化码BP译码器相关的硬件架构，可大致分为总控模块、条件判断模块和BP译码模块，应用包含折叠、重定时技术在内的硬件设计手段，以获得具有通用性的包含提前终止和置信度增强的极化码BP译码方案。在实际设计中考虑数据的流向，以流水线运作形式对架构进行优化，从而保证较高的硬件效率和数据吞吐率。

一种具备提前终止和置信度增强的极化码BP译码方法，包括如下步骤：

1)通过总控单元选择解码需要使用的提前终止方案和置信度增强方案；

2)方案选择完毕后，总控单元将生成针对此种方案的指令集和数据存储格式，用于BP译码单元的后续解码操作；