[发明专利]基于码距与极化信道可靠度的极化码比特反转译码方法

说明书

本发明公开了一种基于码距与极化信道可靠度的极化码比特反转译码方法，具体为：确定码字的最小、次小码重，按行重升序顺序排列信息比特集合；发射机进行极化码编码，并经过BPSK调制后发送，接收机将接收的极化码码字进行首次SCL译码；始构造反转序列；根据首次SCL译码结果和反转序列来执行多次比特反转过程，每次比特反转过程本质为执行一次特殊的SCL译码，直到译码成功。本发明与现有比特反转方法相比，所提方法在中长码场景下具有相近性能，在短码场景下具有明显性能增益，同时最大反转次数不会受到码长的影响；本发明所提方法有利于提高物联网IoT或机器类通信MTC的短包传输性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于码距与极化信道可靠度的极化码比特反转译码方法。

背景技术

土耳其教授Arikan基于信道极化现象提出的极化码，是目前首个在理论上被证明可以达到二进制离散无记忆信道(binary-input discrete memoryless channel,B-DMC)对称容量的码字。极化码已经被第五代移动通信标准采纳，作为5G中eMBB场景下控制信道的编码方案。Arikan教授提出的串行消除译码算法(successive cancellation,SC)在码长有限的情况下，由于比特信道未能完全极化，会造成系统误码率性能的衰退。而串行消除列表译码算法 (successive cancellation list,SCL)可以通过保存多条译码路径来弥补性能损失。在列表长度适当的情况下，SCL译码算法的性能可以超过3GPP标准中部分LDPC码，也可以逼近最大似然准则的译码性能。此外，串行消除堆栈译码算法(successivecancellation stack,SCS)、串行消除混合译码算法(successive cancellation hybrid,SCH)等均可提升有限码长极化码的译码准确性。目前较为主流的译码算法是在SCL的基础上，进一步引入循环冗余校验码(cyclic redundancy check,CRC)或奇偶校验码(paritycheck,PC)，通过多项式来校验译码码字是否正确，从而提高译码正确率。

通过CRC或PC可以判断译码结果是否正确，但对于错误比特无法进行定位并纠错。而比特反转则有可能纠正译码序列中的错误比特，即当首次译码失败后，进行第二次译码，在第二次译码时，把第一次译码结果中高出错概率部分的比特译码结果反转，将比特反转后会进一步影响后续译码过程中信息传递效果，从而提升系统性能。SC、SCL译码序列中的错误比特主要由两类因素造成：(1).已有错误比特导致的错误信息传递效应。(2).系统噪声与干扰。第一个出错的比特仅受噪声或干扰影响，比特反转的目的是消除译码过程中最先出错的比特导致的错误信息传递的影响。具体过程是针对出错概率较高的比特译码结果进行反转操作，提升译码正确率。

目前比特反转的研究主要从信息论出发分析比特级极化信道可靠度，从先验概率或后验概率的角度挑选错误概率最大的比特集合作为反转序列。从文献搜索结果来看，主要包括以下一些主流方案：

第一种方案，从传统信息论的角度出发。根据后验概率对数似然值的绝对值，从信息比特错误概率的角度来分析每个信息比特的可靠度。为了使判决标准更精确，还通过蒙特卡洛算法引入扰动因子对似然值进行修正，优化错误概率的估计值。该方法依据严格的理论分析，对错误概率的估计较为准确，相比其他方法性能增益较高。但此算法在引入优化因子的过程中使用了蒙特卡洛算法，增加了计算开销，且不利于硬件实现，有较高的硬件实现难度。