CN110943745A - 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统 - Google Patents

一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110943745A
CN110943745A CN201911204977.4A CN201911204977A CN110943745A CN 110943745 A CN110943745 A CN 110943745A CN 201911204977 A CN201911204977 A CN 201911204977A CN 110943745 A CN110943745 A CN 110943745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
decoding
crc
information
check
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911204977.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110943745B (zh
Inventor
贾光帅
许聪
李泉泉
顾大晔
叶文静
陶子然
尹健
李岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Core Century Technology Co ltd
CETC 38 Research Institute
Original Assignee
Anhui Core Century Technology Co ltd
CETC 38 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Core Century Technology Co ltd, CETC 38 Research Institute filed Critical Anhui Core Century Technology Co ltd
Priority to CN201911204977.4A priority Critical patent/CN110943745B/zh
Publication of CN110943745A publication Critical patent/CN110943745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110943745B publication Critical patent/CN110943745B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/03—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words
    • H03M13/05—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits
    • H03M13/09—Error detection only, e.g. using cyclic redundancy check [CRC] codes or single parity bit
    • H03M13/091—Parallel or block-wise CRC computation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

本发明提供一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法及系统，包括：S1、筛选信道；S2、构造信息块并进行编码传输：信息块U包含K‑KCRC个信息比特；K为每个极化码编码模块的信息长度，KCRC为添加CRC校验位的个数；在进行编码之前，再将CRC校验位添加到信息位中，那么K‑KCRC个信息位添加上KCRC个CRC校验位就会进入极化码编码器；S3、接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码过程：在译码方面，对收到的N个码字进行BP译码；每进行一次BP译码迭代可以得到信息块U的译码估计值
Figure DDA0002296738580000011
对所得的译码估计值
Figure DDA0002296738580000012
进行GN矩阵校验和CRC校验：如果估计的信息比特同时满足GN矩阵校验和CRC校验，则可以停止译码；否则，将继续下一轮的BP迭代，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定最大迭代次数。

Description

一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法及系统
技术领域
本发明涉及衰落信道通信技术领域，具体来说是一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法及系统。
背景技术
由Arikan提出的极化码已经被证明是一种在任意二进制输入离散无记忆信道(B-DMCs)达到信道容量的编码方案，这种方案使用串行抵消(SC)算法译码，且具有较低的编码和译码复杂度。SC算法译码是置信传播(BP)算法译码的一个特殊实例。总的来说，在加性高斯白噪声信道(AWGN)极性码的BP译码性能优于SC译码。
但是，现有的提前终止准则(称为G_N矩阵终止准则)并不适用于BP译码在衰落信道的环境，会出现由于提前终止迭代输出错误译码的现象。在相同的条件下，衰落信道(Fading channel)中的极化码BP译码性能不再比SC译码性能具有优势。另外，传统的提前终止方法在衰落信道中会出现由于满足终止条件提前结束迭代而导致的错误。因此，如何在不增加译码复杂的的前提下，提出一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中极化码在衰落信道下置信传播算法译码性能不理想的缺陷，提供一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法来解决上述问题。。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，包括以下步骤：
S1、筛选信道：计算出信道参数矩阵Pe，根据信道参数矩阵Pe筛选出信息位信道和冻结位信道，并将信息位信道放入集合I中、冻结位信道放入集合F；
S2、构造信息块并进行编码传输：信息块U包含K-KCRC个信息比特；K为每个极化码编码模块的信息长度，KCRC为添加CRC校验位的个数；在进行编码之前，再将CRC校验位添加到信息位中，那么K-KCRC个信息位添加上KCRC个CRC校验位就会进入极化码编码器；
S3、接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码过程：在译码方面，对收到的N个码字进行BP译码；每进行一次BP译码迭代可以得到信息块U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000021
对所得的译码估计值
Figure BDA0002296738560000022
进行GN矩阵校验和CRC校验：如果估计的信息比特同时满足GN矩阵校验和CRC校验，则可以停止译码；否则，将继续下一轮的BP迭代，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定最大迭代次数。
优选的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、针对于所有比特信道，利用构造方法得到包含各分裂信道错误概率值的信道参数矩阵Pe；
S12、根据信道参数矩阵Pe挑选信息位信道集合I和冻结位信道集合F，其具体步骤如下：
S121、对比特信道的信道参数矩阵Pe中的元素按各分裂信道错误概率进行升序排序，得到排序过后的信道参数矩阵Ptemp，并求出Ptemp中的每个元素在Pe中的索引，得到索引矩阵Pidx；
S122、取出索引矩阵Pidx中的前K个元素，K为极化码的信息位数，对其按升序排序后放入信息位信道集合I；将Pidx剩余元素按升序排序后放入冻结位信道集合F。
优选的，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特；
S22、于每一个信息帧，将其前K-KCRC个信息比特放入信息块U中；
S23、加CRC校验码并进行传输：采用国际标准的CRC生成多项式，对信息块U，依据CRC多项式，在信息比特末端添加CRC校验码后进行编码传输。
优选的，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、对于每一信息帧，译码器先接收信息块U经编码传输的码字以及冻结位集合
Figure BDA0002296738560000023
产生对U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000024
S32、GN矩阵校验模块接收译码估计值
Figure BDA0002296738560000025
并返回校验结果，译码器根据校验结果进行分析；
S33、若译码估计值
Figure BDA0002296738560000031
的GN矩阵校验结果正确，则译码器继续对译码估计值
Figure BDA0002296738560000032
进行CRC校验模块检验，并且根据其检验结果进行对应的处理，具体步骤如下：
S331、CRC校验模块接收译码估计值
Figure BDA0002296738560000033
并返回检验结果，译码器根据校验结果，再次选择下一步操作；
S332、若CRC校验结果正确，则译码器提前终止迭代，直接输出信息块的译码结果，该信息帧译码结束；
S333、若CRC校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数；
S334、若译码估计值
Figure BDA0002296738560000034
的GN矩阵校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数。
优选的，所述的设定的最大迭代次数通常设置为70。
优选的，所述的译码器为BP译码器。
基于上述方法，本发明还提供一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码系统，包括
筛选信道模块：计算出信道参数矩阵Pe，根据信道参数矩阵Pe筛选出信息位信道和冻结位信道，并将信息位信道放入集合I中、冻结位信道放入集合F；
信息快构造模块：用以构造信息块并进行编码传输，具体为：信息块U包含K-KCRC个信息比特；K为每个极化码编码模块的信息长度，KCRC为添加CRC校验位的个数；在进行编码之前，再将CRC校验位添加到信息位中，那么K-KCRC个信息位添加上KCRC个CRC校验位就会进入极化码编码器；
译码模块：用以接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码，具体为：对收到的N个码字进行BP译码；每进行一次BP译码迭代可以得到信息块U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000035
对所得的译码估计值
Figure BDA0002296738560000036
进行GN矩阵校验和CRC校验：如果估计的信息比特同时满足GN矩阵校验和CRC校验，则可以停止译码；否则，将继续下一轮的BP迭代，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定最大迭代次数。
优选的，所述筛选信道模块进行筛选信道具体包括以下步骤：
S11、针对于所有比特信道，利用构造方法得到包含各分裂信道错误概率值的信道参数矩阵Pe；
S12、根据信道参数矩阵Pe挑选信息位信道集合I和冻结位信道集合F，其具体步骤如下：
S121、对比特信道的信道参数矩阵Pe中的元素按各分裂信道错误概率进行升序排序，得到排序过后的信道参数矩阵Ptemp，并求出Ptemp中的每个元素在Pe中的索引，得到索引矩阵Pidx；
S122、取出索引矩阵Pidx中的前K个元素，K为极化码的信息位数，对其按升序排序后放入信息位信道集合I；将Pidx剩余元素按升序排序后放入冻结位信道集合F。
优选的，所述信息快构造模块具体执行过程如下：
S21、将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特；
S22、于每一个信息帧，将其前K-KCRC个信息比特放入信息块U中；
S23、加CRC校验码并进行传输：采用国际标准的CRC生成多项式，对信息块U，依据CRC多项式，在信息比特末端添加CRC校验码后进行编码传输。
优选的，所述译码模块具体执行过程如下：
S31、对于每一信息帧，译码器先接收信息块U经编码传输的码字以及冻结位集合
Figure BDA0002296738560000041
产生对U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000042
S32、GN矩阵校验模块接收译码估计值
Figure BDA0002296738560000043
并返回校验结果，译码器根据校验结果进行分析；
S33、若译码估计值
Figure BDA0002296738560000044
的GN矩阵校验结果正确，则译码器继续对译码估计值
Figure BDA0002296738560000045
进行CRC校验模块检验，并且根据其检验结果进行对应的处理，具体步骤如下：
S331、CRC校验模块接收译码估计值
Figure BDA0002296738560000046
并返回检验结果，译码器根据校验结果，再次选择下一步操作；
S332、若CRC校验结果正确，则译码器提前终止迭代，直接输出信息块的译码结果，该信息帧译码结束；
S333、若CRC校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数；
S334、若译码估计值
Figure BDA0002296738560000051
的GN矩阵校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数。
本发明的优点在于：
本发明的一种适用于衰落信道中提前终止迭代准则的极化码置信传播译码算法方法。提高了极化码BP译码的误码性能，且未增加译码复杂度，大大提升了极化码译码算法的实用性。
本发明通过在译码迭代过程中同时满足GN矩阵校验和CRC校验两个校验条件便提前终止迭代以实现提高译码性能。在编码阶段，每个信息块添加CRC校验比特。在译码阶段，出现估计信息比特
Figure BDA0002296738560000052
满足GN矩阵校验且满足CRC校验时，提前结束译码迭代过程，输出译码。除了不可纠正的信息块之外，由于提前终止而导致的错误不会出现在提出的终止法则中。
与传统的提前终止方法作不同，除了不可纠正的信息块之外，因为提前终止而导致的错误不会出现在提出的终止方法中。可以简称为GN矩阵-CRC终止准则方法。
本发明的仿真结果表明，使用GN矩阵-CRC终止准则方法(本发明所述的提前终止迭代方法)，在衰落信道中，码长N＝256，码率R＝0.36，最大迭代次数为70的条件下，其BP译码的误码性能已经优于SC译码。另外，值得注意的是，使用GN矩阵-CRC终止准则方法的BP译码，同时提高了译码效率。
附图说明
图1为本发明实施例中方法的流程框图；
图2为本发明实施例所述GN矩阵-CRC终止准则方法编码译码系统模型图；
图3为本发明实施例所述在AWGN中最大迭代次数为30的BP译码与SC译码的误码性能对比图；
图4为本发明实施例所述在衰落信道中最大迭代次数为30的BP译码与SC译码的误码性能对比图；
图5为本发明实施例所述在衰落信道中采用GN矩阵-CRC终止准则方法BP译码与其他与译码方式的误码性能对比图；
图6为本发明实施例所述在衰落信道中采用GN矩阵-CRC终止准则方法BP译码时的平均迭代次数图；
图7为本发明实施例所述在衰落信道中采用GN矩阵终止准则方法BP译码时的迭代情况分析图；
图8为本发明实施例所述在衰落信道中采用GN矩阵-CRC终止准则方法BP译码时的迭代情况分析图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
本发明首先通过现有的构造方法，例如Tal-Vardy算法或高斯近似法计算出信道参数Pe，然后根据信道参数挑选出信息位、冻结位；再对信息帧添加CRC校验码。再根据BP译码器以及GN矩阵校验和CRC校验(在此采用CRC-16，其多项式是poly＝[10001000000100001])的结果分别实施不同的译码策略，最后输出译码结果。
如图1所示，本发明所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，包括以下步骤：
第一步，筛选信道。
通过现有的构造方法，例如Tal-Vardy算法或高斯近似法计算出信道参数Pe，根据信道参数矩阵Pe筛选出信息位信道和冻结位信道，并将信息位信道放入集合I中、冻结位信道放入集合F中。其具体步骤如下：
(1)针对于所有比特信道，利用现有的Tal-Vardy算法或高斯近似法得到包含各分裂信道错误概率值的信道参数矩阵Pe。
(2)根据信道参数矩阵Pe挑选信息位信道集合I和冻结位信道集合F，其具体步骤如下：
A1)对比特信道的信道参数矩阵Pe，按现有方式调用matlab中的sort函数，将Pe中的元素按各分裂信道错误概率进行升序排序，函数返回排序过后的信道参数矩阵Ptemp，以及Ptemp中的每个元素在Pe中的位置索引矩阵Pidx。
A2)取出索引矩阵Pidx中的前K个元素，(K为极化码的信息位数，即一个极化码编码信息块中的信息比特数量，KCRC为每个信息块中的CRC校验比特数量)对其按升序排序后放入信息位信道集合I，将Pidx剩余元素按升序排序后放入冻结位信道集合F。
第二步，构造信息块并进行编码传输，如图2所示。
首先，将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特。
其次，每个信息块U包含K-KCRC个信息比特，K为每个信息块长度(极化码的信息位数)，KCRC为添加CRC比特的个数。
最后，每个信息块添加CRC校验码，并进行编码传输。
构造信息块并进行编码传输的具体步骤如下：
B1)将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特。
B2)对于每一个信息帧，将其前K-KCRC个信息比特放入信息块U中。
B3)添加CRC校验码并进行传输。采用国际标准的CRC生成多项式，对于信息块U，依据上述CRC多项式，在信息比特的末端分别添加CRC校验码后进行传输。
第三步，接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码过程。接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码；将译码估计值
Figure BDA0002296738560000071
送至GN矩阵校验和CRC校验模块，通过GN矩阵校验和CRC校验返回校验结果；根据GN矩阵校验和CRC校验返回的校验结果选择是否进行新一轮的译码。
经过编码的码字信号在对称B-DMC信道W中传输，并且在接收端被观测。接收端每次收集长度为N的码字。译码器生成对每个信息块U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000072
然后送至GN矩阵校验和CRC校验，可能产生的GN矩阵校验和CRC校验结果为：
情况1：GN矩阵校验正确，CRC校验正确。
情况2：GN矩阵校验正确，CRC校验错误。
情况3：GN矩阵校验错误。
对于情况1，由于GN矩阵校验正确，且CRC校验正确，则判定译码结果正确，提前终止迭代，输出译码；对于情况2，GN矩阵校验正确，但CRC校验错误，因此需要执行下一轮BP迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或迭代至最大迭代次数。对于情况3，由于GN矩阵校验错误，则无需进行CRC校验，译码器直接进行下一轮BP迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或迭代至最大迭代次数。
当新一轮译码发生时，其更详细的译码过程描述如下：
接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码过程的具体步骤如下：
(1)对于每一信息帧，译码器先接收信息块U经编码传输的码字以及冻结位集合
Figure BDA0002296738560000081
产生对U的译码估计值
Figure BDA0002296738560000082
(2)GN矩阵校验和CRC校验模块接收
Figure BDA0002296738560000083
并返回校验结果，译码器根据校验结果进行分析。
(3)若译码估计值
Figure BDA0002296738560000084
的GN矩阵校验结果正确，则接着进行CRC检验，并且根据其检验结果进行对应的处理，具体步骤如下：
C1)若译码估计值
Figure BDA0002296738560000085
的CRC校验结果正确，则译码器直接输出信息块的译码结果，该信息帧译码结束，相当于上述的情况1。
C2)若译码估计值
Figure BDA0002296738560000086
的CRC校验结果错误，则译码器直接执行新一轮的BP译码，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或迭代至最大迭代次数，相当于上述的情况2。
(4)若译码估计值
Figure BDA0002296738560000087
的GN矩阵校验结果错误，则译码器直接执行新一轮的BP译码，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或迭代至最大迭代次数，相当于上述的情况3。
针对于本发明所述的GN矩阵-CRC终止方法，GN矩阵校验和CRC校验都是用于检测码字是否有效，等价于判断估计的信息位是否正确。这双重有效检验准则使得除了不可纠正的信息块之外，不再出现由于不可靠的提前终止而导致的错误。
如图3所示，图3为本发明所述原始设定最大迭代次数为30的BP译码与SC译码在AWGN中误码性能对比图，用K表示在一个极化码编码信息块中的信息比特数量(根据码长和码率的不同计算出K，K＝N*R；在本发明的仿真中N＝256，R＝0.36，K＝92)，可以发现在AWGN中原始BP译码性能要比SC译码优越。
如图4所示，图4为本发明所述原始设定最大迭代次数为30的BP译码与SC译码在衰落信道中误码性能对比图，用K表示在一个极化码编码信息块中的信息比特数量(根据码长和码率的不同计算出K，K＝N*R；在本发明的仿真中N＝256，R＝0.36，K＝92)，可以发现在衰落信道中原始BP译码性不再具有比SC译码优越的性能。
如图5所示，图5为本发明所述在衰落信道中采用GN矩阵-CRC终止准则方法BP译码与其他与译码方式的误码性能对比图。其仿真参数为：用K表示在一个极化码编码信息块中的信息比特数量(根据码长和码率的不同计算出K，K＝N*R；在本发明的仿真中N＝256，R＝0.36，K＝92)，KCRC表示每个信息块中的CRC校验特比特数量，这些CRC校验比特属于K个信息比特的一部分。因此，每个极化码信息块有K-KCRC个新信息比特。添加CRC校验码，然后再经过编码，在衰落信道中传输。译码过程在上述第三步已经给出。在K＝92位信息位中包含了16-bit的CRC校验码。从图5中可以看出，使用GN矩阵-CRC终止准则方法的BP译码性能明显优于SC和GN矩阵终止准则方法的BP译码，且优于仅通过提高最大迭代次数至70来改善译码性能的BP译码。
如图6所示，图6为本发明所述采用GN矩阵-CRC终止准则方法平均迭代次数对比图；图6的仿真参数和图5一致。由图6可知，GN矩阵-CRC终止准则方法的平均迭代次数大大减少，即可知提高了译码效率。
如图7所示，图7为本发明所述在衰落信道中采用GN矩阵终止准则方法BP译码时的迭代情况分析图；图7的仿真参数和图5一致。图中，黑色圈圈表示每组信息块，红色叉号表示译码错误的信息块。从图中可以看出，采用GN矩阵终止准则方法会出现部分由于提前终止迭代，输出错误译码结果的情况。
如图8所示，图8为本发明所述采用GN矩阵-CRC终止准则方法迭代情况分析图；图8的仿真参数和图5一致。从图中可以看出，采用GN矩阵-CRC终止准则方法除了不可纠正的错误块，没有因提前终止迭代而导致的错误情况。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、筛选信道：计算出信道参数矩阵Pe，根据信道参数矩阵Pe筛选出信息位信道和冻结位信道，并将信息位信道放入集合I中、冻结位信道放入集合F；
S2、构造信息块并进行编码传输：信息块U包含K-KCRC个信息比特；K为每个极化码编码模块的信息长度，KCRC为添加CRC校验位的个数；在进行编码之前，再将CRC校验位添加到信息位中，那么K-KCRC个信息位添加上KCRC个CRC校验位就会进入极化码编码器；
S3、接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码过程：在译码方面，对收到的N个码字进行BP译码；每进行一次BP译码迭代可以得到信息块U的译码估计值
Figure FDA0002296738550000011
对所得的译码估计值
Figure FDA0002296738550000012
进行GN矩阵校验和CRC校验：如果估计的信息比特同时满足GN矩阵校验和CRC校验，则可以停止译码；否则，将继续下一轮的BP迭代，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定最大迭代次数。
2.根据权利要求1所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、针对于所有比特信道，利用构造方法得到包含各分裂信道错误概率值的信道参数矩阵Pe；
S12、根据信道参数矩阵Pe挑选信息位信道集合I和冻结位信道集合F，其具体步骤如下：
S121、对比特信道的信道参数矩阵Pe中的元素按各分裂信道错误概率进行升序排序，得到排序过后的信道参数矩阵Ptemp，并求出Ptemp中的每个元素在Pe中的索引，得到索引矩阵Pidx；
S122、取出索引矩阵Pidx中的前K个元素，K为极化码的信息位数，对其按升序排序后放入信息位信道集合I；将Pidx剩余元素按升序排序后放入冻结位信道集合F。
3.根据权利要求1所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特；
S22、于每一个信息帧，将其前K-KCRC个信息比特放入信息块U中；
S23、加CRC校验码并进行传输：采用国际标准的CRC生成多项式，对信息块U，依据CRC多项式，在信息比特末端添加CRC校验码后进行编码传输。
4.根据权利要求1所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、对于每一信息帧，译码器先接收信息块U经编码传输的码字以及冻结位集合
Figure FDA0002296738550000021
产生对U的译码估计值
Figure FDA0002296738550000022
S32、GN矩阵校验模块接收译码估计值
Figure FDA0002296738550000023
并返回校验结果，译码器根据校验结果进行分析；
S33、若译码估计值
Figure FDA0002296738550000024
的GN矩阵校验结果正确，则译码器继续对译码估计值
Figure FDA0002296738550000025
进行CRC校验模块检验，并且根据其检验结果进行对应的处理，具体步骤如下：
S331、CRC校验模块接收译码估计值
Figure FDA0002296738550000026
并返回检验结果，译码器根据校验结果，再次选择下一步操作；
S332、若CRC校验结果正确，则译码器提前终止迭代，直接输出信息块的译码结果，该信息帧译码结束；
S333、若CRC校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数；
S334、若译码估计值
Figure FDA0002296738550000027
的GN矩阵校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数。
5.根据权利要求4所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述的设定的最大迭代次数通常设置为70。
6.根据权利要求4所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述的译码器为BP译码器。
7.一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码系统，其特征在于：包括
筛选信道模块：计算出信道参数矩阵Pe，根据信道参数矩阵Pe筛选出信息位信道和冻结位信道，并将信息位信道放入集合I中、冻结位信道放入集合F；
信息快构造模块：用以构造信息块并进行编码传输，具体为：信息块U包含K-KCRC个信息比特；K为每个极化码编码模块的信息长度，KCRC为添加CRC校验位的个数；在进行编码之前，再将CRC校验位添加到信息位中，那么K-KCRC个信息位添加上KCRC个CRC校验位就会进入极化码编码器；
译码模块：用以接收信息块经编码传输的码字信号并进行译码，具体为：对收到的N个码字进行BP译码；每进行一次BP译码迭代可以得到信息块U的译码估计值
Figure FDA0002296738550000031
对所得的译码估计值
Figure FDA0002296738550000032
进行GN矩阵校验和CRC校验：如果估计的信息比特同时满足GN矩阵校验和CRC校验，则可以停止译码；否则，将继续下一轮的BP迭代，直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定最大迭代次数。
8.根据权利要求7所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码系统，其特征在于：所述筛选信道模块进行筛选信道具体包括以下步骤：
S11、针对于所有比特信道，利用构造方法得到包含各分裂信道错误概率值的信道参数矩阵Pe；
S12、根据信道参数矩阵Pe挑选信息位信道集合I和冻结位信道集合F，其具体步骤如下：
S121、对比特信道的信道参数矩阵Pe中的元素按各分裂信道错误概率进行升序排序，得到排序过后的信道参数矩阵Ptemp，并求出Ptemp中的每个元素在Pe中的索引，得到索引矩阵Pidx；
S122、取出索引矩阵Pidx中的前K个元素，K为极化码的信息位数，对其按升序排序后放入信息位信道集合I；将Pidx剩余元素按升序排序后放入冻结位信道集合F。
9.根据权利要求7所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码系统，其特征在于，所述信息快构造模块具体执行过程如下：
S21、将顺序输入的消息比特划分为若干个信息帧，每个信息帧包含K个信息比特；
S22、于每一个信息帧，将其前K-KCRC个信息比特放入信息块U中；
S23、加CRC校验码并进行传输：采用国际标准的CRC生成多项式，对信息块U，依据CRC多项式，在信息比特末端添加CRC校验码后进行编码传输。
10.根据权利要求7所述的一种提前终止迭代输出结果的极化码BP译码方法，其特征在于，所述译码模块具体执行过程如下：
S31、对于每一信息帧，译码器先接收信息块U经编码传输的码字以及冻结位集合
Figure FDA0002296738550000041
产生对U的译码估计值
Figure FDA0002296738550000042
S32、GN矩阵校验模块接收译码估计值
Figure FDA0002296738550000043
并返回校验结果，译码器根据校验结果进行分析；
S33、若译码估计值
Figure FDA0002296738550000044
的GN矩阵校验结果正确，则译码器继续对译码估计值
Figure FDA0002296738550000045
进行CRC校验模块检验，并且根据其检验结果进行对应的处理，具体步骤如下：
S331、CRC校验模块接收译码估计值
Figure FDA0002296738550000046
并返回检验结果，译码器根据校验结果，再次选择下一步操作；
S332、若CRC校验结果正确，则译码器提前终止迭代，直接输出信息块的译码结果，该信息帧译码结束；
S333、若CRC校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数；
S334、若译码估计值
Figure FDA0002296738550000047
的GN矩阵校验结果错误，则本次迭代译码失败，该信息帧进行下一次迭代直至同时满足GN矩阵校验和CRC校验或达到设定的最大迭代次数。
CN201911204977.4A 2019-11-29 2019-11-29 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统 Active CN110943745B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911204977.4A CN110943745B (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911204977.4A CN110943745B (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110943745A true CN110943745A (zh) 2020-03-31
CN110943745B CN110943745B (zh) 2023-03-14

Family

ID=69908770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911204977.4A Active CN110943745B (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110943745B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111726202A (zh) * 2020-06-16 2020-09-29 杭州电子科技大学 一种极化码置信传播译码的提前终止迭代方法
CN112202454A (zh) * 2020-10-14 2021-01-08 重庆邮电大学 利用循环冗余校验的低复杂度选择映射方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050229087A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Sunghwan Kim Decoding apparatus for low-density parity-check codes using sequential decoding, and method thereof
CN104539296A (zh) * 2015-01-21 2015-04-22 西安电子科技大学 一种基于提前终止迭代策略的极化码改进bp译码方法
CN105262494A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 东南大学 一种具有迭代早停止机制的极化码bp译码方法
US20170257186A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for polar encoding and decoding
CN107659318A (zh) * 2017-11-07 2018-02-02 东南大学 一种自适应的极化码译码方法
CN108039891A (zh) * 2017-12-22 2018-05-15 山东科技大学 一种基于多级更新流程的极化码bp译码方法及装置
WO2018179246A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Nec Corporation Check bit concatenated polar codes
CN108847848A (zh) * 2018-06-13 2018-11-20 电子科技大学 一种基于信息后处理的极化码的bp译码算法
CN109257148A (zh) * 2018-11-26 2019-01-22 北京理工大学 一种基于高斯近似阈值判断的极化码bp译码方法
CN109586730A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 电子科技大学 一种基于智能后处理的极化码bp译码算法
CN109905202A (zh) * 2019-03-21 2019-06-18 安徽大学 一种带有信息块译码错误纠正功能的极化码编译码方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050229087A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Sunghwan Kim Decoding apparatus for low-density parity-check codes using sequential decoding, and method thereof
CN104539296A (zh) * 2015-01-21 2015-04-22 西安电子科技大学 一种基于提前终止迭代策略的极化码改进bp译码方法
CN105262494A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 东南大学 一种具有迭代早停止机制的极化码bp译码方法
US20170257186A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for polar encoding and decoding
WO2018179246A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Nec Corporation Check bit concatenated polar codes
CN107659318A (zh) * 2017-11-07 2018-02-02 东南大学 一种自适应的极化码译码方法
CN108039891A (zh) * 2017-12-22 2018-05-15 山东科技大学 一种基于多级更新流程的极化码bp译码方法及装置
CN108847848A (zh) * 2018-06-13 2018-11-20 电子科技大学 一种基于信息后处理的极化码的bp译码算法
CN109257148A (zh) * 2018-11-26 2019-01-22 北京理工大学 一种基于高斯近似阈值判断的极化码bp译码方法
CN109586730A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 电子科技大学 一种基于智能后处理的极化码bp译码算法
CN109905202A (zh) * 2019-03-21 2019-06-18 安徽大学 一种带有信息块译码错误纠正功能的极化码编译码方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BO YUAN等: ""Architectures for polar BP decoders using folding"", 《2014 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CIRCUITS AND SYSTEMS (ISCAS)》 *
刘斌等: ""一种改进的基于深度前馈神经网络的极化码BP译码算法"", 《移动通信》 *
邢超等: ""极化码置信传播算法早期终止准则的研究"", 《信号处理》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111726202A (zh) * 2020-06-16 2020-09-29 杭州电子科技大学 一种极化码置信传播译码的提前终止迭代方法
CN111726202B (zh) * 2020-06-16 2022-05-31 杭州电子科技大学 一种极化码置信传播译码的提前终止迭代方法
CN112202454A (zh) * 2020-10-14 2021-01-08 重庆邮电大学 利用循环冗余校验的低复杂度选择映射方法
CN112202454B (zh) * 2020-10-14 2021-10-01 重庆邮电大学 利用循环冗余校验的低复杂度选择映射方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110943745B (zh) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109660264B (zh) 高性能极化码译码算法
US5910182A (en) Data communications systems and methods using interspersed error detection bits
JP3452560B2 (ja) 穿孔されたパリティシンボルを復元するターボデコーダ用プリデコーダ及びターボコードの復元方法
EP1662742A2 (en) Data transmitting method, data transmitting system transmitter, and receiver
JP4777876B2 (ja) ターボデコーダの反復の早期終了
US11088780B2 (en) Low complexity blind detection of code rate
CN109905202B (zh) 一种带有信息块译码错误纠正功能的极化码编译码方法
JPH10178355A (ja) 連接符号の誤り訂正復号装置及び復号方法
US7480852B2 (en) Method and system for improving decoding efficiency in wireless receivers
CN110943745B (zh) 一种提前终止迭代输出结果的极化码bp译码方法及系统
CN114285418A (zh) 一种改进的极化码epc-ms-scl译码方法
US7716554B2 (en) System and method for blind transport format detection with cyclic redundancy check
JP4758765B2 (ja) トランスポートフォーマット検出装置及びトランスポートフォーマット検出方法
CN115473537A (zh) 极化码中一种改进的es-scl译码方法
CN101425869B (zh) 一种译码方法及装置
US7644346B2 (en) Format detection
JPH06334697A (ja) 誤り検出方法
Kim et al. A new list decoding algorithm for short-length TBCCs with CRC
CN113556135B (zh) 基于冻结翻转列表的极化码置信传播比特翻转译码方法
EP1008237A2 (en) Transmission system having a simplified channel decoder
US7975212B2 (en) Sequential decoding method and apparatus thereof
WO1995001008A1 (fr) Methode de comptage des erreurs sur les bits et compteur
CN107342775B (zh) 删余卷积码的维特比译码方法
CN110798284A (zh) 一种基于双bp译码图并行译码技术的极化码传输方法
US6742158B2 (en) Low complexity convolutional decoder

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant