[发明专利]基于多比特翻转的极化码Fast-SSC译码算法

说明书

本发明提供了两种改进的基于多比特翻转的极化码Fast‑SSC译码算法。基于现有的单比特翻转译码算法，加入多比特翻转的思想，并提出了两种改进的Fast‑SSC‑Flip译码算法。第一种是对Fast‑SSC译码中第二个错误(E₂)发生位置的分布集合IS统计后的两位比特翻转Fast‑SSC‑2Flip‑E₂译码算法，其中，第一个比特的翻转基于传统的CS穷尽搜索，第二个比特的翻转基于统计的集合IS的搜索，和传统的CS的穷尽搜索相比可大大节省译码时间。第二种是基于均匀分段的PA‑Fast‑SSC‑Flip译码算法，将极化码码字均匀分成的几个子块分别执行Fast‑SSC‑Flip译码，保持了特殊节点的特性。与Fast‑SSC‑Flip相比，第一种改进算法在平均复杂度接近于Fast‑SSC‑Flip的情况下，纠错性能有较大的提升；第二种改进算法在纠错性能提升的同时，译码速度是Fast‑SSC‑Flip的6倍多。

技术领域

本发明属于信道编译码领域，涉及两种基于多比特翻转的极化码Fast-SSC-Flip译码算法。

背景技术

Arikan在2007年首次提出了极化码这一概念，极化码可以在理论上被证明能够在二进制离散无记忆信道下达到香农极限。极化码已在第五代无线通信系统标准(5G)的控制信道中被使用。当码长趋近于无穷时，一部分信道容量趋近于1，一部分信道容量趋近于0。连续消除(SC)译码算法作为Arikan提出的第一种极化码译码算法，具有较优的译码性能，但是在较长的码长下纠错性能表现不太乐观。由于在SC译码中，每次只在两条路径中选择一条相对最佳路径，只能做到局部最优，达不到全局最优。之后有学者又提出了连续消除列表(SCL)译码算法和基于比特翻转的SC-Flip译码，大大提高了SC译码的纠错性能。SCL译码是一种通过选择L条最佳路径来继续下一个译码步骤来提高误码率性能的译码算法，但是付出了高计算复杂度和高资源消耗的代价。SC-Flip译码是通过在初次译码失败之后进行多次翻转译码尝试，从而达到提升纠错性能的目的。相对而言，SC-Flip译码可以接近SC译码的计算复杂度，同时达到SCL译码的纠错性能。

目前，已有部分改进的SC-Flip译码算法被提出，如：L.Chandesris等提出使用优化的度量来找到第一个错误的改进的SC-Flip译码，与传统的SC-Flip相比有更好的纠错性能。之后有学者提出了一种动态SC-Flip译码，它更有可能校正SC译码的错误轨迹。C.Condo等提出了两种基于E₁分布的SC-Flip来提高低码率极化码的译码性能，并在之后又引入了基于阈值的TSCF译码算法，研究了与错误比特信道相关的平均对数似然比(LLR)值的分布。之后有学者提出分段SC-Flip(PA-SC-Flip)译码，该算法的目的是实现至少对单个错误判决的校正，其计算复杂度低于传统的SC-Flip译码。之后张朝阳等学者提出了渐进式SC-Flip译码，构造了一个包含第一个错误比特索引的关键集CS，然后提出了多层SC-Flip译码。为了简化SC译码中某些不必要的节点计算，有文献提出了基于特殊节点简化的Fast-SSC译码，其中加入了Rate-1，REP，Type-I等节点，降低了SC的译码时延。有学者将传统的SC-Flip译码与Fast-SSC译码相结合，提出了Fast-SSC-Flip译码，Fast-SSC-Flip译码将传统SC-Flip译码的翻转思想扩展到四种特殊节点上。之后，有文献提出的两个改进的Fast-SSC-Flip译码使用文献提出的新节点来进一步减少译码中的迭代次数。有关Fast-SSC-Flip译码的文献中的结果都以单个比特纠错为目标。如果还有更多的错误需要纠正，则在关键集合中进行穷尽搜索会带来更高的译码复杂度。因此，本发明基于译码过程中出现的第二个错误的统计分布，提出了两位比特翻转的Fast-SSC-2Flip-E2译码算法；基于均匀分段思想提出了多比特翻转的PA-Fast-SSC-Flip译码算法。

发明内容