[发明专利]一种基于动态阈值的分裂简化极化码连续消除列表译码器

说明书

本发明提供了一种基于动态阈值的分裂简化极化码连续消除列表(Dynamic Threshold‑based Splitting‑reduced Successive Cancellation List,DTSR‑SCL)译码器。该译码器由处理单元模块、路径度量值更新模块、动态阈值更新模块、排序模块等组成。在传统连续消除列表(Successive Cancellation List,SCL)译码器中增加动态阈值更新模块，基于动态阈值来减少不必要的路径分裂数量。通过在路径分裂前把当前保留的路径动态地划分成两段，将第一段路径度量值加上惩罚值与第二段未施加惩罚值的路径度量值比较，由此确定动态阈值，第一段中施加惩罚值后路径度量值大于阈值的路径不分裂，第二段中的路径可提前剪枝。分裂前通过动态阈值更新模块减少SCL译码器冗余的路径分裂次数，进一步减少路径复制和排序模块的计算复杂度，同时保证译码性能没有下降。

技术领域

本发明属于通信信道编码的译码技术领域，涉及一种连续消除列表极化码译码器，尤其在路径分裂时通过动态阈值更新模块减少不必要的分裂路径，达到在不影响译码性能的情况下减少译码器的实现复杂度。

背景技术

极化码在2007年被Arikan首次提出，在二进制离散无记忆信道下能够达到香农极限，是目前5G信道编码领域的基础。针对极化码的编码结构，Arikan提出了连续消除(Successive Cancellation,SC)译码算法，其译码复杂度低，当码长趋近于无穷时，译码性能比较优秀，但在中短码长下性能不太理想。为了对SC译码进行性能上的改进，连续消除列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法被提出。SCL译码器是目前在极化码译码方面应用最广泛的译码器，SCL译码对每个信息比特进行路径分裂和剪枝，同时保留L条译码的候选路径，每条路径都有一个衡量路径可靠性的路径度量值。路径度量值越小，路径越可靠，被保留下来作为最终译码结果的概率也就越大。SCL译码随着列表L增大能达到十分优越的性能，但同时译码复杂度和资源消耗也随之增加。

为了降低SCL译码器的实现复杂度，可通过减少路径的冗余分裂次数来减少不必要的译码运算。目前，从路径分裂方面看，已有部分改进的SCL译码算法被提出，如：Z.Zhaoyang等提出在译码比特的可靠性很高时不需要进行路径分裂。C.Gao等提出基于rate-1节点建立搜索集合，由于rate-1节点的第一个比特更容易发生错误，因此只在搜索集合所包含的索引比特上进行路径分裂来减少复杂度。在此基础上，J.Houren等提出利用每次译码最差路径的度量值作为阈值来控制路径减少不必要的分裂。这种用阈值控制减少分裂路径的方法可以进一步被优化。因此，本发明基于路径度量值，在原有的SCL译码器中加入了一个动态阈值更新模块，在不需要先验知识的前提下仅仅利用当前路径度量值以及LLR值就能够根据计算得到的动态阈值减少不必要的路径分裂。

发明内容

本发明为了解决已有的减少路径分裂所存在的局限问题，提出了一种基于动态阈值的分裂简化极化码连续消除列表(Dynamic Threshold-based Strict Splitting-reduced Successive Cancellation List,DTSR-SCL)译码器。其译码结构如图1所示，DTSR-SCL译码器由处理单元模块、路径度量值更新模块、动态阈值更新模块、排序模块等组成。DTSR-SCL译码器相比于传统连续消除列表(Successive Cancellation List,SCL)译码器增加了动态阈值更新模块，具有分裂路径数少，不需要引入先验知识，完全依靠当前路径的度量值和LLR值来减少分裂路径等特点；同时其减少路径分裂的准确率高，对性能不构成损失。

本发明的基本构思：为了解决现有减少路径分裂方法不够严格精确的问题，在现有阈值的基础上，通过引入动态阈值更新模块确定一个动态阈值来约束路径分裂，将分裂的路径数降到最低，提出了一种更加精确的分裂简化极化码SCL译码器。