[发明专利]一种基于Rate-one结点的极化码分段译码方法

说明书

本发明提出了一种基于Rate‑one结点的极化码分段译码方法，该算法首先通过Rate‑one结点构造反转比特选取集合,称为Rate‑one关键集，在译码时只需要考虑Rate‑one关键集内选择待反转比特。该算法采用分段策略，编码端对Rate‑one关键集内的比特进行独立的CRC校验，在译码端对相应的段内比特进行CRC校验。在译码端，当CRC校验错误时，按照似然值绝对值大小对Rate‑one关键集内的比特进行筛选，作为候选反转比特。本方法可以有效提高极化码的纠错性能，降低译码复杂度。

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Rate-one结点的连续消除译码算法的改进算法。

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，对应的位置称为非冻结位；在信道容量趋于0的子信道上传输固定比特(一般为零)，对应的位置称为冻结位。

极化码的基本译码算法是连续消除(Successive Cancellation-SC)译码算法，该算法可以看作在译码树上进行遍历。根据对应叶子结点的不同，SC译码树包含Rate-1,Rate-0和Rate-R三种类型的结点。但是，SC算法在中短码长时具有较差的误码纠错性能。为了进一步提高极化码在SC算法下的误码纠错性能，基于比特反转的SC译码算法(SC-Flip)被提出。

SC-Flip算法的基本思想是通过反转SC译码失败时的第一个错误比特来提高误帧率(Frame Error Rate-FER)。在编码端加入CRC校验比特，当SC译码结果的CRC校验失败时，SC-Flip算法生成候选反转比特的集合，并根据每个候选反转比特重新从该比特处进行SC译码。当CRC校验通过或者候选反转比特全部尝试完成后，SC-Flip算法退出并输出更新后的SC译码结果。

但是，SC-Flip算法直接通过似然值绝对值由小到大从非冻结位比特中选择候选反转比特集合，这导致许多似然值绝对值很小但是错误概率很小的比特被选择，从而降低了极化码的性能。另外，在低信噪比时，SC-Flip算法需要较高的计算复杂度。针对以上问题，本发明提出了一种基于Rate-one结点的极化码分段译码方法。

发明内容

本发明提出了一种基于Rate-one结点的极化码分段译码方法，该算法能够有效降低极化码的误帧率，同时在低信噪比时具有很低的计算复杂度。

该算法首先通过Rate-one结点构造反转比特选取集合,称为Rate-one关键集，在译码时只需要考虑Rate-one关键集内选择待反转比特。

该算法采用分段策略，编码端对Rate-one关键集内的比特进行独立的CRC校验，在译码端对相应的段内比特进行CRC校验。

在译码端，当CRC校验错误时，按照似然值绝对值大小对Rate-one关键集内的比特进行筛选，作为候选反转比特。

由于本算法在每一段CRC校验失败的分段内都进行比特反转纠正操作，因此本算法可以纠正的最大错误数目为分段数目。

Rate-one关键集的计算适用以下步骤：

步骤1，初始化译码树T：初始化叶子结点类型：Rate-0结点对应冻结位，Rate-1结点对应非冻结位；