分段crc輔助的極化碼編譯碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信道編碼領(lǐng)域，尤其涉及分段循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（Cyclic Redundancy Check，CRC)輔助校驗(yàn)的極化碼編譯碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 極化碼是Arikan Erdal于2007年提出的一種信道編碼方法，在二進(jìn)制離散無記 憶信道下，當(dāng)碼長為無限長時(shí)，極化碼是現(xiàn)有可證明的的唯一一種能夠達(dá)到信道容量的編 碼方法。然而在碼長為有限長時(shí)，極化碼的SC譯碼性能要低于現(xiàn)有的Turbo碼和LDPC碼。 針對這個(gè)問題，Ido Tal提出SCL譯碼算法一一即通過增加存儲(chǔ)可能存在的譯碼路徑來提 升性能，但是這種通過增加存儲(chǔ)可能的譯碼路徑會(huì)浪費(fèi)大量的寄存器，由于在一次完整的 譯碼過程中絕大多數(shù)的寄存器都不會(huì)被訪問就要被釋放，這就導(dǎo)致寄存器利用率很低，并 且在低信噪比的時(shí)候性能比較差。為了提高極化碼的最小距離，Ido Tal提出使用CRC輔 助校驗(yàn)極化碼來改善低信噪比時(shí)的性能，當(dāng)使用CRC輔助SCL譯碼算法時(shí)，極化碼的性能要 優(yōu)于Turbo碼和LDPC碼的性能。然而在HARQ協(xié)議中通過傳統(tǒng)的CRC輔助校驗(yàn)的方法，會(huì) 大大增加譯碼時(shí)延，其高時(shí)延根本無法滿足實(shí)時(shí)通信的需求。
[0003] 針對于SCL譯碼算法存在的寄存器利用率較低和CRC校驗(yàn)時(shí)延高的問題，本發(fā)明 使用分段CRC的結(jié)構(gòu)，對極化碼的編譯碼進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的CRC輔助校驗(yàn)是在接收端譯碼 結(jié)束后，對L條保留的路徑做CRC校驗(yàn)；分段CRC輔助校驗(yàn)在接收端每次譯碼到分段部分的 結(jié)尾時(shí)，就對L條保留的路徑做CRC校驗(yàn)，直到最后一層的結(jié)尾進(jìn)行校驗(yàn)完才完成譯碼；這 種分段CRC輔助的方式在譯碼的時(shí)候就可以重復(fù)使用寄存器以達(dá)到提高寄存器利用率。在 HARQ協(xié)議中，傳統(tǒng)的CRC輔助校驗(yàn)是在全部譯碼結(jié)束并且沒有通過CRC校驗(yàn)的情況下，需要 重傳全部碼字并再一次對整個(gè)碼字進(jìn)行譯碼；而分段CRC輔助校驗(yàn)是，如果第一層或者前 幾層沒有通過CRC校驗(yàn)就可以直接進(jìn)行重新傳輸碼字再次譯碼，這樣就節(jié)省很長的譯碼時(shí) 間，從而得到很大的降低時(shí)延。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有SCL譯碼算法下寄存器利用率低和CRC校驗(yàn)時(shí)延高的問題，提出 一種分段CRC輔助的極化碼編譯碼方法，該方法在編碼端使用一種分段CRC的信息校驗(yàn)結(jié) 構(gòu)進(jìn)行編碼產(chǎn)生碼字，并且在譯碼端設(shè)計(jì)了對應(yīng)分段CRC輔助極化碼的譯碼算法，對接收 的碼字進(jìn)行分段的譯碼校驗(yàn)，直到最后一層譯碼校驗(yàn)結(jié)束才完成整個(gè)極化碼譯碼及CRC校 驗(yàn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] 碼長為N比特，其中N = 2"的極化碼的碼字，碼率為R，總的信息位比特為K = NR 比特，犧牲一定的信息比特來校驗(yàn)極化碼從而提升譯碼性能，假設(shè)使用CRC的長度為K-k比 特，使用分段CRC校驗(yàn)，把信息平均分為M段，為k/M比特的信息加（K-k) /M比特CRC校驗(yàn) 信息就構(gòu)成了每段的信息結(jié)構(gòu)，如圖2所示。信息比特經(jīng)過編碼、信道傳輸，最后對接收端 的接受信息進(jìn)行分段的SCL譯碼、校驗(yàn)，最大保存路徑為L條。
[0007] 為了方便的描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對本發(fā)明所使用的CRC結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹：
[0008] CRC碼是線性，分組的系統(tǒng)碼。整個(gè)CRC碼為信息碼后拼接校驗(yàn)碼。
[0009] 分段CRC輔助的極化碼編譯碼方法，包括如下步驟：
[0010] S1、將信息平均分為M段，即每段的信息結(jié)構(gòu)為k/M比特的信息加（K-k)/M比特 CRC校驗(yàn)信息，對分段后的信息進(jìn)行CRC輔助編碼，輔助編碼后進(jìn)行校驗(yàn)；
[0011] S2、對生成的碼字經(jīng)過信道進(jìn)行傳輸；
[0012] S3、接收端對接收到的信息進(jìn)行譯碼，得到信息估計(jì)，具體為：
[0013] S31、在接收端對第i段的N/M比特接收信息進(jìn)行SCL譯碼，最大保存路徑為L條， 其中，1彡i彡M-I ;
[0014] S32、當(dāng)S31所述第i段的N/M比特接收信息譯碼結(jié)束，對S31所述L條保留路徑 做CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)束后輸出路徑到i+Ι段的譯碼器中；
[0015] S33、重復(fù)第S31-S32,遍歷M段的接收信息完成SCL譯碼并進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
[0016] 進(jìn)一步地，Sl所述校驗(yàn)方法具體如下：
[0017] S11、在第i段信息比特中，每產(chǎn)生k/M個(gè)信息比特位，就對所述k/M個(gè)信息比特位 進(jìn)行CRC編碼并產(chǎn)生（K-k)/M個(gè)校驗(yàn)位，將所述（K-k)/M個(gè)校驗(yàn)位級聯(lián)在所述k/M個(gè)信息 比特位后面構(gòu)成一組，則構(gòu)成第i段長度為K/M的信息比特。
[0018] S12、遍歷M段信息比特，產(chǎn)生M段長度為K/M的信息比特，即共得到K位比特信息 參與極化碼編碼，得到分段CRC輔助的極化碼碼字。
[0019] 進(jìn)一步地，S32所述輸出路徑的具體方法為：
[0020] 若S31所述L條保留路徑只有一條路徑通過CRC校驗(yàn)，則輸出該路徑，
[0021] 若S31所述L條保留路徑中通過CRC校驗(yàn)的路徑條數(shù)大于等于2,則輸出通過CRC 校驗(yàn)的路徑中似然概率最大的一條路徑，
[0022] 若S31所述L條保留路徑中沒有路徑通過CRC校驗(yàn)，則輸出所述L條保留路徑中 似然概率最大的一條路徑。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：
[0024] 本發(fā)明基于傳統(tǒng)CRC輔助極化碼SCL譯碼的方法，分段CRC輔助的極化碼信息結(jié) 構(gòu)，提出了分段CRC輔助的極化碼編譯碼方法，該方法在編碼端使用一種分段CRC的信息校 驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼產(chǎn)生碼字，并且在譯碼端設(shè)計(jì)了對應(yīng)分段CRC輔助極化碼的譯碼算法，對 接收的碼字進(jìn)行分段的譯碼校驗(yàn)，最終在沒有性能損失的情況下，極大的節(jié)省了寄存器存 儲(chǔ)空間，為硬件實(shí)現(xiàn)提供很大的便利。同時(shí)，在HARQ協(xié)議中使用多層CRC輔助極化碼的編 譯碼方法。如果第一層或者前幾層譯碼結(jié)束后CRC校驗(yàn)沒有通過，可以直接反饋并重傳，不 用等到全部譯碼結(jié)束CRC校驗(yàn)不通過的話再重傳，這樣就可以降低時(shí)延，為實(shí)時(shí)通信帶來 很大的便利。
【附圖說明】
[0025] 圖1是傳統(tǒng)CRC輔助校驗(yàn)的極化碼信息結(jié)構(gòu)。
[0026] 圖2是分層CRC輔助校驗(yàn)的極化碼信息結(jié)構(gòu)。
[0027] 圖3是多CRC輔助極化碼對應(yīng)的譯碼算法流程圖。
[0028] 圖4是傳統(tǒng)CRC輔助SCL譯碼算法的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
[0029] 圖5是分層CRC輔助SCL譯碼算法的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
[0030] 圖6是基于多CRC輔助極化碼的HARQ協(xié)議系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032] 碼長為N= 1024比特的極化碼的碼字，碼率R = O. 5,總的信息位比特為K = NR = 512比特，犧牲一定的信息比特來校驗(yàn)極化碼提升譯碼性能，假設(shè)使用CRC的長度為K-k = 32比特，使用分段CRC校驗(yàn)，把信息平均分為M = 4段，為k/M = 120比特的信息加（K-k) / M = 8比特CRC校驗(yàn)信息就構(gòu)成了每段的信息結(jié)構(gòu)，