CN109921804B - 一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统。该方法包括：获取待译码序列中的比特；筛选出待译码序列中的信息比特；按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；将第一判断结果为否的信息比特及其后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。本发明能够降低自适串行抵消列表译码方法在低信噪比下的平均复杂度，保持在高信噪比下的低平均复杂度。

Description

一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统

技术领域

本发明涉及极化码译码领域，特别是涉及一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统。

背景技术

Arikan首次提出信道极化现象，并且在此基础上提出了对应的串行抵消(SC，Successive Cancellation)译码方法。同时，证明在该译码方法条件下，极化码可以达到任意二进制输入离散无记忆(B-DMC，Binary-input Discrete Memoryless Channel)对称容量。极化码的编码和SC译码方法的复杂度是码块长度N的函数。随着码长的增加，信道的极化现象越来越明显，且当码长趋于无穷大时，SC译码方法可到对称容量。但是在中短码长下，信道的极化现象不明显，SC译码方法的性能不及Turbo码和低密度奇偶校验(LDPC，LowDensity Parity Check)码的译码性能。

因此，学者们近年来一直致力于改善极化码在中低码长时的译码性能。受LDPC码的置信传播(BP，Belief Propagation)译码方法的启发，有学者将BP译码方法应用在极化码中，BP译码方法的性能与SC译码方法的性能相比有了提高，并且提供了软输出。在SC译码方法中，在每一个译码阶段都保留一条路径，并且译码顺序是按照串行的方式进行译码，如果在译某个比特时，之前的比特译码发生错误，则在该比特处的译码也会发生错误，随后所有的比特译码都会发生错误。基于所存在的问题，有人提出了串行抵消列表(SCL，Successive Cancellation List)译码方法，与传统的SC译码方法不同的是，SCL译码方法在每一个译码阶段保留了L条候选路径，最后从L条候选路径中挑选出一条路径作为最后的译码序列；SCL译码方法的复杂度为O(LNlog₂N)，仿真结果表明，在高信噪比(SNR，SignalNoise Ratio)区域内和合适的列表L值条件下，极化码采用SCL译码方法的译码性能逼近ML译码性能，但是SCL译码方法具有较高的复杂度，随着列表L值的不断增加，译码的复杂度也在不断的提高。

循环冗余校验(CRC，Cyclic Redundancy Check)码在通信系统中被广泛的应用在错误检测方面，鉴于此特征，有人提出了将CRC码与极化码级联，形成了循环冗余辅助串行抵消列表(CA-SCL，CRC-Aided Successive Cancellation List)译码方法，这个译码方法利用了CRC的检测特性，使得CA-SCL译码方法的误块率性能优于SCL译码方法的误块率性能。但是带有CRC的极化码译码性能要逼近最大似然(ML，Maximum Likelihood)译码性能所需要的列表值比传统的极化码在SCL译码方法下所需要的列表值大很多，而SCL译码方法的复杂度是随着列表值的增加不断的增加。为了克服复杂度随着列表值不断增加的问题，有人提出了一种自适应串行抵消列表(AD-SCL，Adaptive Successive CancellationList)译码方法，最大的特点是：列表值是不断变化的，不是固定不变的，AD-SCL译码方法的复杂度是用平均复杂度衡量的，即平均复杂度为：O(L_avNlog₂N)。仿真结果表明，在高SNR区域内，AD-SCL译码方法可以有效的减少译码的平均复杂度，但是，存在的不足是在低SNR区域内，译码的平均复杂度高于CA-SCL译码方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统，保证在高信噪比下具有低平均复杂度的同时大大降低在低信噪比下的平均复杂度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法，包括：

获取待译码序列中的比特；

筛选出所述待译码序列中的信息比特；

按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

可选的，在所述按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果之前，还包括：

利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道正确传送信息比特的概率阈值，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；

代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率；

根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件。

可选的，所述将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码，具体包括：

初始化自适应搜索宽度；

对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

可选的，所述根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件，具体包括：

根据公式

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中LLR_λ表示与参数λ相关的对数似然比值的阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列。

本发明还公开一种自适应融合串行抵消列表极化码译码系统，包括：

比特获取模块，用于获取待译码序列中的比特；

信息比特筛选模块，用于筛选出所述待译码序列中的信息比特；

第一判断模块，用于按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

第一译码模块，用于当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

第二译码模块，用于将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

可选的，该译码系统还包括：

正确传送概率估计模块，用于利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道正确传送信息比特的概率阈值，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；

代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率；

对数似然比值的阈值计算模块，用于根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件。

可选的，所述第二译码模块包括：

初始化单元，用于初始化自适应搜索宽度；

译码单元，用于对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

校验单元，用于判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

第一输出单元，用于若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

自适应搜索宽度更新单元，用于若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

返回单元，用于若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

第二输出单元，用于若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

可选的，所述对数似然比值的阈值计算模块，具体包括：

对数似然比值的阈值公式计算单元，用于根据公式：

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中，LLR_λ表示与参数λ相关的对数似然比值的阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：由于比特进行硬判决时的对数似然比值如果远远大于0或者远远小于0，这样就可以可靠的判断出比特的取值，此时就不需要进行路径的扩展，只保留一条路径；但是如果硬判决时比特的对数似然比值接近于0值，就不能可靠的判断出比特的取值，就需要进行路径的延伸。基于此，本发明将SC译码方法和AD-SCL译码方法相结合，可以使得平均复杂度得到中和，从而进一步降低译码的复杂度。这样提出的译码方法与传统的AD-SCL译码方法相比，在可靠度比较高的比特点处采用SC译码方法，在可靠度比较低的比特点处采用AD-SCL译码方法，能够减少一些不必要的分支，并降低AD-SCL译码方法的平均复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的自适应融合串行抵消列表极化码译码方法的流程图；

图2为本发明实施例2的自适应融合串行抵消列表极化码译码方法的流程图；

图3为码长1024极化码，在第一选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的平均复杂度对比图；

图4为码长1024极化码，在第二选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的平均复杂度对比图；

图5为码长1024极化码，在第三选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的平均复杂度对比图；

图6为码长1024极化码，在第一选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的误块率曲线对比图；

图7为码长1024极化码，在第二选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的误块率曲线对比图；

图8为码长1024极化码，在第三选取方法下，不同λ值和最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法的误块率曲线对比图；

图9为码长1024极化码，在第二选取方法下，不同最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法、自适应串行抵消列表译码方法和循环冗余辅助串行抵消列表译码方法的平均复杂度对比图；

图10为码长1024极化码，在第二选取方法下，不同最大列表条件下自适应融合串行抵消列表译码方法、自适应串行抵消列表译码方法和循环冗余辅助串行抵消列表译码方法的误块率曲线对比图；

图11为本发明实施例3的自适应融合串行抵消列表极化码译码系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法及系统，保证在高信噪比下具有低平均复杂度的同时大大降低在低信噪比下的平均复杂度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

图1为本发明实施例1的自适应融合串行抵消列表极化码译码方法的流程图。

参见图1，该自适应融合串行抵消列表极化码译码方法，包括：

步骤101：获取待译码序列中的比特；

步骤102：筛选出所述待译码序列中的信息比特；

步骤103：按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

步骤104：当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

步骤105：将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

作为一种可选的实施方式，在步骤103之前还包括：

利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道正确传送信息比特的概率阈值，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；

代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率。不同的λ值所对应的极化信道的子集合A_λ是不同的；同时不同选取方法下，所对应的极化信道的子集合也是不同的。集合A_λ中元素挑选的规则分为三种情况:(1)将信息比特索引组成的集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取前λK个元素组成集合A_λ；(2)将集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取最后λK个元素组成集合A_λ；(3)将集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取第0.5(1-λ)K+1到第0.5(1+λ)K个元素组成集合A_λ。

根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件。具体为：根据公式

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中LLR_λ表示与参数λ有关的对数似然比值阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列。

作为一种可选的实施方式，步骤105具体包括：

初始化自适应搜索宽度；

对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

实施例2：

图2为本发明实施例2的自适应融合串行抵消列表极化码译码方法的流程图。

参见图2，本发明的译码方法具体实现步骤为：

第一步：设置L＝1，i＝1；i表示比特的序号，L表示固定搜索宽度。

第二步：判断i是否小于等于N，如果是，则译码第i个比特，之后执行第三步；如果不是，则执行第十步；N表示码块长度。

第三步：判断第i比特为信息比特还是冻结比特，若为冻结比特，则直接赋值为0；若为信息比特，则执行第四步。

第四步：若第i信息比特的对数似然比值大于0且大于正阈值，或者第i信息比特的对数似然比值小于0且小于负阈值，开始执行SC方法译码第i个比特；并在执行i＝i+1以后，执行第二步，否则，执行第五步，即开始采用AD-SCL译码方法进行译码。并且如果某个比特处开始采用AD-SCL译码方法，则在这个比特之后的所有比特都采用AD-SCL译码方法进行译码。

第五步，设L＝L_adp＝1(L_adp为自适应搜索宽度)；执行第六步。

第六步：执行L＝L_adp的CA-SCL译码方法，得到候选路径，并在执行i＝i+1以后，执行第七步。

第七步：判断i是否小于等于N，如果是，则译码第i个比特，之后执行第六步；如果不是，则执行第八步。

第八步：判断候选路径能否通过CRC。如果能通过，则输出具有最小PM(Path-metric)值并且能通过CRC的路径，并结束译码；如果不能，则执行第九步。

第九步：更新自适应搜索宽度L_adp为之前的2倍；如果L_adp≤L_max，那么执行第六步。否则输出具有最小PM值的候选路径，并结束方法；L_max表示自适应搜索宽度的最大值。

第十步：输出路径，并结束译码。

第四步中，正阈值与负阈值的计算方法包括高斯估计出传输信息比特的极化信道正确传送比特的概率阈值和根据正确概率阈值计算出接收比特的对数似然比值的阈值两个步骤。

高斯估计出传输信息比特的极化信道正确传送比特的概率阈值的具体过程：

对于给定的比特u_i和相对应的极化信道

假设之前所有的比特都译码正确，即

序号为i的极化信道

传输比特u_i后发生错误的事件定义为：

其中，

是输入的比特序列，即编码前的比特序列，u_i∈{0,1}，输入的比特序列包含信息比特和冻结比特两部分，冻结比特一般是预先设定为已知的值，这里设定为零；信息比特所对应的索引组成的集合为Α，冻结比特索引所组成的集合为Α^c，

是接收端实际接收到的比特序列，

是比特序列

的被估计序列；

代表的比特信道的转移概率，具体的解释是发送端发送为u_i，接收端接收到的

和

时对应的比特信道转移概率；

代表的是比特信道的转移概率，即发送端发送为1-u_i，接收端接收到

和

时对应的比特信道转移概率。则极化后的信道

发生错误的概率为：

对于加性高斯白噪声信道的特殊情况，以下采用高斯估计(GaussianApproximation，GA)方法来计算P(E_i)的近似值。由于GA方法是对于密度进化(DensityEvolution，DE)方法的简化计算，所以运用的过程中，要满足DE方法中的对称条件，而对于高斯分布而言，满足对称条件的方式是方差是均值的两倍，这样我们只需要计算一维均值，然后乘以2会得到方差。σ²代表的信道的噪声方差，均值的计算递推公式为：

其中

一般采用的是φ(x)的近似情况，如下：

通过上述的迭代公式计算出

则极化后的信道

发送比特u_i发生错误的概率为：

其中

通过上述的计算可以得到每个信道发送比特后发生错误的概率为P(E_i),i＝1,2,3...N；根据得到的错误概率可以求解出每个极化后的信道能够正确发送比特的概率为

由于在译码判决中，冻结比特直接赋值为0，所以这里只考虑传输信息比特的信道正确发送比特的概率。每个信道能正确传输比特的概率是随着比特序号变化的，在此基础上定义一个概率阈值来近似估计每个极化后的信道能够正确发送比特的概率，定义为：

其中，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合,A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；

代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率。在概率阈值的定义中包含参数λ，表示的是选取的极化信道的个数因子，不同的λ值所对应的极化信道的子集合A_λ是不同的；同时不同选取方法下，所对应的极化信道的子集合也是不同的。集合A_λ中元素挑选的规则分为三种情况:(1)将信息比特索引组成的集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取前λK个元素组成集合A_λ；(2)将集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取最后λK个元素组成集合A_λ；(3)将集合A中的元素按照其对应的正确传输比特的正确概率降序排序，选取第0.5(1-λ)K+1到第0.5(1+λ)K个元素组成集合A_λ。

根据正确概率阈值计算出接收比特的对数似然比值的阈值的具体过程：

信息比特在硬判决时接收到的对数似然比值在一定程度上反映的是该比特被正确译出的可靠度。根据极化码的构造方法，可知N个信道W进行信道极化以后，得到了极化信道

其中i＝1,2,3...N；每一个比特u_i被认为是通过相对应的一个极化信道

进行发送的，所以对比特u_i进行译码时所需要的可靠度与相对应的极化信道发送该比特的正确率是相对等的。

为了保证正确译码的可靠性，则需要满足的两个不等式为：

其中，

代表的是在接收到

和

后判断发送比特u_i取值为0的后验概率；

代表的是在接收到

和

后判断发送比特u_i取值为1的后验概率。

分析第一个不等式为：

由上述的式子可以推断出：

同理：

由上述的分析可以知道，对数似然比值的阈值定义为：

第四步中所涉及的SC译码方法具体为：

每一个比特u_i被认为是通过相对应的一个极化信道

进行发送的，假设接收到的比特序列为

对于信道转移概率

的对数似然比值定义为：

如果所译比特u_i是冻结比特，则直接赋值为零比特，如果所译比特u_i是信息比特，则根据以下的方法进行判决：

是

的比特估计序列，

为u_i的估计值。

本发明的循环冗余校验采用的是16位CRC，其生成多项式为：g(x)＝x¹⁶+x¹⁵+x²+1。

对本发明的方法进行仿真：

仿真实验所选取的信道是二进制输入加性高斯白噪声信道，调制方式是BPSK调制，码字的构造是通过高斯近似的方法进行构造的，码率为0.5；码长设定为1024，信息比特长度为512，所采用的CRC校验码是16位的，即g(x)＝x¹⁶+x¹⁵+x²+1.设定λ值分别为1/4、1/2和1。注意：当λ取值是1时，以上集合A_λ中元素挑选的规则的三种情况得出的集合A_λ是一样的。

仿真图中的曲线名称中ADF-SCL表示本发明的自适应融合串行抵消列表(Adaptive Fusion Successive Cancellation List)译码方法。Lmax为最大列表值，括号内的数字表示的挑选规则，最后一项包含K的表达式表示的是组成子集合的极化信道的个数。例如，“ADF-SCL,Lmax＝32,(3)K/2”表达的是在采用第3种挑选规则选取K/2个极化信道组成子集合条件下，对应的ADF-SCL译码器在最大列表值为32的曲线。

从仿真图3、4和5可以看出，在不同的选取方法下，ADF-SCL译码器在相同的最大列表值下的平均复杂度是基本一致。同时，在同一选取方法下，不同λ取值下，ADF-SCL译码器在相同的最大列表值条件下的平均复杂度的曲线基本吻合。总的来说，不同概率阈值对于ADF-SCL译码器的平均复杂度几乎没有影响。

从仿真图6到图8可以看出，不论采用哪一种选取方法，在L_max取值小于等于4时，ADF-SCL译码器的误块率不随着λ值的变化而变化。同时随着L_max的不断增加，在低信噪比区域内和不同λ值条件下，ADF-SCL译码器的误块率曲线图是基本一致的；在高信噪比区域内，λ取值1/4时，ADF-SCL译码器的误块率大于λ取值1/2条件下ADF-SCL译码器，λ取值为1所对应的ADF-SCL译码器的误块率性能是最差的。随着L_max的不断增加，从图7可以知道λ取值1/4时，ADF-SCL译码器的误块率性能曲线图与其他两种情况下译码器的误块率曲线图之间的空隙越来越大。

从仿真图6-8可以知道，不管是在哪一种选取方法下，λ取值为1/4时对应的ADF-SCL译码器的误块率性能优于比λ分别取值1和1/2时的性能。当λ取值为1/4时，在第2种挑选规则下ADF-SCL译码器的误块率性能优于在第1种挑选规则和第3中挑选规则的条件下的ADF-SCL译码器的误块率性能。

仿真图9表明了在不同列表L_max下，采用第2种挑选规则和λ取值为1/4对应的ADF-SCL译码器和AD-SCL译码器、CA-SCL译码器的平均复杂度对比图。在列表值L_max＝32和Eb/N0＝0.5dB时，ADF-SCL译码器的平均复杂度比AD-SCL译码器的平均复杂度降低了17.8％；在列表值L_max＝16和Eb/N0＝0.5dB，ADF-SCL译码器的平均复杂度比AD-SCL译码器的平均复杂度降低了20％。与此同时，在L_max＝32和EbN0＜0.75dB时，AD-SCL译码器的平均复杂度高于CA-SCL译码器的复杂度；在列表值L_max＝32条件下，ADF-SCL译码器的平均复杂度高于CA-SCL译码器的复杂度是在EbN0＜0.625dB，比原来的EbN0界限值降低了0.125dB.

仿真图10展示了在不同的列表值L_max下，ADF-SCL译码器和AD-SCL译码器的译码性能对比图。从图中可知，不管在低信噪比区域还是在高信噪比区域内，列表值L_max取小于等于4时，ADF-SCL译码器和AD-SCL译码器的译码性能基本一致；在列表值L_max取值大于4时，ADF-SCL译码器和AD-SCL译码器在低信噪比区域内是基本逼近，但是在高信噪比区域内，性能产生了略微偏差，ADF-SCL译码器的误块率性能稍稍不及AD-SCL译码器的性能。

图3为本发明实施例3的自适应融合串行抵消列表极化码译码系统的结构图。

本发明还公开一种自适应融合串行抵消列表极化码译码系统，包括：

比特获取模块301，用于获取待译码序列中的比特；

信息比特筛选模块302，用于筛选出所述待译码序列中的信息比特；

第一判断模块303，用于按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

第一译码模块304，用于当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

第二译码模块305，用于将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

作为一种可选的实施方式，该译码系统还包括：

正确传送概率估计模块，用于利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道的正确传送信息比特的概率阈值，，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；

代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率。

对数似然比值的阈值计算模块，用于根据所述正确概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件。

作为一种可选的实施方式，所述第二译码模块305包括：

初始化单元，用于初始化自适应搜索宽度；

译码单元，用于对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

校验单元，用于判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

第一输出单元，用于若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

自适应搜索宽度更新单元，用于若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

返回单元，用于若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

第二输出单元，用于若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

作为一种可选的实施方式，所述对数似然比值的阈值计算模块，具体包括：

对数似然比值的阈值公式计算单元，用于根据公式

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中LLR_λ表示与参数λ有关的对数似然比值阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：由于比特进行硬判决时的对数似然比值如果远远大于0或者远远小于0，这样就可以可靠的判断出比特的取值，此时就不需要进行路径的扩展，只保留一条路径；但是如果硬判决时比特的对数似然比值接近于0值，就不能可靠的判断出比特的取值，就需要进行路径的延伸。基于此，本发明将SC译码方法和AD-SCL译码方法相结合，可以使得平均复杂度得到中和，从而进一步降低译码的复杂度。这样提出的译码方法与传统的AD-SCL译码方法相比，在可靠度比较高的比特点处采用SC译码方法，在可靠度比较低的比特点处采用AD-SCL译码方法，能够减少一些不必要的分支，并降低AD-SCL译码方法的平均复杂度。由此可知，本发明具有以下三个技术效果：

1、保留原AD-SCL译码方法在高信噪比下具有的低平均复杂度；

2、克服原AD-SCL译码方法在低信噪比下的高平均复杂度，使得低信噪比下平均复杂度大幅降低。

3、在低信噪比区域内，降低与CA-SCL译码方法之间的复杂度差距。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种自适应融合串行抵消列表极化码译码方法，其特征在于，包括：

获取待译码序列中的比特；

筛选出所述待译码序列中的信息比特；

利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道正确传送信息比特的概率阈值，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；P_i ^r＝1-P(E_i)代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率；

根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件；具体包括：

根据公式

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中，LLR_λ表示与参数λ相关的对数似然比值的阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列；

按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

2.根据权利要求1所述的自适应融合串行抵消列表极化码译码方法，其特征在于，所述将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码，具体包括：

初始化自适应搜索宽度；

对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

3.一种自适应融合串行抵消列表极化码译码系统，其特征在于，包括：

比特获取模块，用于获取待译码序列中的比特；

信息比特筛选模块，用于筛选出所述待译码序列中的信息比特；

正确传送概率估计模块，用于利用高斯估计方法计算传输信息比特的极化信道正确传送信息比特的概率阈值，计算公式为：

其中P_r[λ]表示极化信道正确传送信息比特的概率阈值，

A表示的是信息比特的索引所组成的集合，λ表示选取的极化信道的个数因子，A_λ为不同的λ值所对应的极化信道的子集合，A_λ的元素满足关系为:

K代表的是信息比特序列的长度，即信息比特的个数；P_i ^r＝1-P(E_i)代表的是每一个极化信道正确发送比特的概率，其中P(E_i)是由高斯估计方法计算出的每个信道传输比特后发生错误的概率；

对数似然比值的阈值计算模块，用于根据所述概率阈值计算信息比特的对数似然比值大于0时的对数似然比值的正阈值以及信息比特的对数似然比值小于0时的对数似然比值的负阈值，得到正阈值判断条件和负阈值判断条件；具体包括：

对数似然比值的阈值公式计算单元，用于根据公式

计算正阈值判断条件和负阈值判断条件；其中，LLR_λ表示与参数λ相关的对数似然比值的阈值，

表示信息比特的对数似然比值，

表示接收端实际接收到的比特序列，

是编码前的比特序列

的被估计序列；

第一判断模块，用于按编码后的比特序列的排列顺序逐个判断各个信息比特的对数似然比值是否满足大于0且大于正阈值的正阈值判断条件或小于0且小于负阈值的负阈值判断条件，得到第一判断结果；

第一译码模块，用于当出现第一判断结果为否的信息比特时，将排列顺序位于所述第一判断结果为否的信息比特之前的信息比特采用串行抵消译码方法逐个进行译码；

第二译码模块，用于将第一判断结果为否的信息比特以及排列顺序位于第一判断结果为否的信息比特之后的所有比特采用循环冗余辅助串行抵消列表译码方法逐个进行译码。

4.根据权利要求3所述的自适应融合串行抵消列表极化码译码系统，其特征在于，所述第二译码模块包括：

初始化单元，用于初始化自适应搜索宽度；

译码单元，用于对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径；

校验单元，用于判断各个候选路径是否通过循环冗余校验，得到第四判断结果；

第一输出单元，用于若所述第四判断结果表示存在至少一条候选路径通过所述循环冗余校验，则输出通过所述循环冗余校验的候选路径中后验概率值最大的候选路径；

自适应搜索宽度更新单元，用于若所述第四判断结果表示各个候选路径均未通过循环冗余校验，则更新所述自适应搜索宽度，并判断更新后的自适应搜索宽度是否小于或等于最大搜索宽度，得到第五判断结果；

返回单元，用于若所述第五判断结果表示是，则返回步骤“对各个比特执行固定搜索宽度等于所述自适应搜索宽度的循环冗余辅助串行抵消列表译码方法，得到多条候选路径”；

第二输出单元，用于若所述第五判断结果表示否，则输出所有候选路径中后验概率值最大的候选路径。

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