CN116505960A - Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116505960A
CN116505960A CN202310347398.5A CN202310347398A CN116505960A CN 116505960 A CN116505960 A CN 116505960A CN 202310347398 A CN202310347398 A CN 202310347398A CN 116505960 A CN116505960 A CN 116505960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target node
decoding
node
hard decision
determining
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.)
Pending
Application number
CN202310347398.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张川
季厚任
申怡飞
黄永明
尤肖虎
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.)
Network Communication and Security Zijinshan Laboratory
Original Assignee
Network Communication and Security Zijinshan Laboratory
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 Network Communication and Security Zijinshan Laboratory filed Critical Network Communication and Security Zijinshan Laboratory
Priority to CN202310347398.5A priority Critical patent/CN116505960A/zh
Publication of CN116505960A publication Critical patent/CN116505960A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H03M13/29—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 combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
    • H03M13/2939—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 combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes using convolutional codes
    • 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
    • H03M13/13—Linear codes
    • 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
    • H03M13/23—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using convolutional codes, e.g. unit memory codes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

本发明提供一种PAC码的译码方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。本发明提供的PAC码的译码方法，通过对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射得到第一软信息，以及根据目标节点的类型进行卷积码译码得到第一硬判决，并计算目标节点的第一置信度来确定PAC码的译码结果，减少了译码延时和复杂度。

Description

PAC码的译码方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种PAC码的译码方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
极化调整卷积(Polarized-adjusted convolutional，PAC)码可以看成由内码极化码与外码卷积码组成的级联码。在此设计下，PAC码运用序列算法译码可让其纠错性能在一些码长码率情况下接近近似分布界。虽然PAC码在纠错性能上有很好的表现，但是由于算法的串行译码特点，其带来的译码延迟和复杂度需要进一步的降低。
目前现有针对卷积码译码算法和极化码译码算法的优化技术都存在以下问题：
对于PAC码中卷积费诺(Fano)译码方案，现有技术中基于偏移量的度量函数修改技术需要针对特定的场景，包括码长码率、信道条件等，对偏移量的数值进行仿真调整，缺乏对场景的灵活适应性。
对于PAC码中极化码译码方案，现有技术提出了将连续消除列表(Successivecancellation list，SCL)译码算法运用到对PAC码内码的译码方案中，但是在实际应用中可以看到，考虑候选码字的数量，即译码路径的数量，要达到256以上，其性能才能与连续消除(Successive cancellation，SC)译码与Fano译码联合译码的纠错性能效果相当。因此，考虑如此多的候选码字在SCL译码过程中势必带来过高的译码复杂度以及硬件计算强度。此外，对多个候选路径的分析同时也增加了其软硬件算法对存储的需求。整体来看，用SCL算法虽然可以有效的提高PAC码的译码纠错性能，但是其多路候选码字同时考虑的特点增加了算法的时间复杂度和空间复杂度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种PAC码的译码方法、装置、电子设备及存储介质。
本发明提供一种PAC码的译码方法，包括：
对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度之后，还包括：
在所述第一置信度小于所述预设阈值的情况下，基于所述目标节点，确定待返回节点；
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息；
基于所述第二软信息，确定所述待返回节点的第二硬判决和第二置信度；
在所述第二置信度大于或等于所述预设阈值的情况下，基于所述第二硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息，包括：
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，确定待恢复的最高层索引；
基于所述最高层索引，以及所述待返回节点所在层的索引，确定恢复层索引集合；
基于所述恢复层索引集合，确定所述第二软信息所对应的硬判决的比特范围；
基于所述比特范围，恢复所述第二软信息。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全冻结位节点的情况下，将所述目标节点的比特进行卷积编码和极化码映射，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全信息位节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为重复节点的情况下，将所述目标节点的比特取值为0；
对取值为0的所述目标节点的比特进行卷积编码与极化码映射，确定第三硬判决；
基于所述第三硬判决和极化码映射矩阵，确定第四硬判决；
基于所述第一软信息、所述第三硬判决和所述第四硬判决，确定第三置信度和第四置信度；
基于所述第三置信度和所述第四置信度，确定所述目标节点的第一硬判决以及所述第一置信度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为奇偶校验节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
在所述第一硬判决满足预设条件的情况下，基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
在一些实施例中，所述基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度，包括：
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述目标节点对应的单比特的置信度；
基于所述单比特的置信度之和，确定所述第一置信度。
本发明还提供一种PAC码的译码装置，包括：
第一确定模块，用于对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
第二确定模块，用于基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
译码模块，用于在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述PAC码的译码方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述PAC码的译码方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述PAC码的译码方法。
本发明提供的PAC码的译码方法、装置、电子设备及存储介质，通过对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射得到第一软信息，以及根据目标节点的类型进行卷积码译码得到第一硬判决，并计算目标节点的第一置信度来确定PAC码的译码结果，不需要对叶节点进行译码，减少了译码延时和复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的PAC码的译码方法的流程示意图之一；
图2是本发明实施例提供的PAC码的通信系统结构示意图；
图3是本发明实施例提供的极化码解映射和卷积解码示意图；
图4是本发明实施例提供的节点级消息回溯方法的示意图；
图5是本发明实施例提供的PAC码的译码方法的流程示意图之二；
图6是本发明实施例提供的PAC码的译码方法与现有算法的误帧率的性能对比示意图；
图7是本发明实施例提供的PAC码的译码方法与现有算法的复杂度的对比示意图；
图8是本发明实施例提供的PAC码的译码装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”所区别的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1是本发明实施例提供的PAC码的译码方法的流程示意图之一，如图1所示，本发明实施例提供的PAC码的译码方法，包括：
步骤101、对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
步骤102、基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
步骤103、在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
需要说明的是，本发明提供的PAC码的译码方法的执行主体可以是电子设备、电子设备中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本发明不作具体限定。
PAC码是极化码和卷积码组成的级联码，图2是本发明实施例提供的PAC码的通信系统结构示意图，如图2所示，发送端将源数据d根据图2中的速率分析模块中的信息位集合进行配置得到发送数据v。
发送数据v通过已知的卷积编码矩阵G和码长为N的极化码映射矩阵Pn，得到码字x＝vGPn。通过发射天线将码字x送入传输信道完成发送。
其中，n＝log2N，为n阶克罗内克积。
接收端通过接收天线得到接收码字y＝x+n，其中n为传输信道的噪声干扰。接收端即可进行极化码解映射和卷积码解码的联合译码流程。
在步骤101中，对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息。
根据接收到的目标PAC码的码长和信息位，可以得到译码二叉树，根据译码二叉树的叶节点中信息位和冻结位的组合，可确定译码二叉树中的目标节点。冻结位传输固定值0，不传输信息。
图3是本发明实施例提供的极化码解映射和卷积解码示意图，如图3所示，当目标PAC码的码长N＝16，信息位K＝7时，译码二叉树的结构共有5层，s表示层索引，s＝4表示根节点，s＝0表示叶节点。
接收码字y从译码二叉树的根节点输入，通过Fast-SSC算法自上而下，从左向右的遍历顺序，进行每层节点的软信息的计算。
通过对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，可以得到每个目标节点的第一软信息和解映射后的比特。
软信息的表达式如下：
其中，表示第s层的左节点的第i个软信息，f(λs+1)表示以λs+1为自变量的函数，λs+1表示第s+1层的软信息，λs+1[i]表示第s+1层的第i个软信息，/>表示第s层的右节点的第i个软信息，/>表示以λs+1和/>为自变量的函数，/>表示第s层的左节点的硬判决，/>表示第s层的左节点的第i个硬判决。
硬判决的表达式如下：
其中，βs[i]表示第s层的第i个硬判决，表示第s-1层的左节点的第i个硬判决，/>表示第s-1层的右节点的第i个硬判决。
软信息是指解调器不采用判决门限来将信号波形直接判决成0或者1，而是向译码器输出一种可能性，这种可能性可以表征为：对数似然比(log-likelihood ratio，LLR)(它提供了关于不同判决可靠性的额外概率信息，从而可以用于衡量判决的可靠性)。
硬判决是指解调器根据其判决门限对接收到的信号波形直接进行判决后输出0或1。即译码器的输入只能是0或者1。
在步骤102中，基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度。
当译码遍历到目标节点时，根据译码二叉树的叶节点中信息位和冻结位的组合，确定译码二叉树中的目标节点的类型，目标节点的类型包括：全冻结位(Rate0节点)节点、全信息位(Rate1)节点、重复(REP)节点以及奇偶校验(SPC)节点。
如图3所示，η0为重复节点，其所属叶节点中，只有最右边一位为信息位，其它全为冻结位。
η1为全冻结位节点，其所属叶节点全为冻结位。
η2和η3为全信息位节点，其所属叶节点全为信息位。
奇偶校验节点，其所属叶节点中，只有最左边一位是冻结位，其它全为信息位。
当遍历到目标节点时，通过Fast-SSC算法对极化码进行解映射后，得到目标节点的第一软信息和解映射后的比特。
根据目标节点的类型和解映射后的比特，对目标节点进行卷积码译码，得到目标节点的第一硬判决。
根据目标节点的第一软信息和第一硬判决，计算目标节点的第一置信度，置信度可用于判断该目标节点的译码结果是否满足阈值要求。
在一些实施例中，所述基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度，包括：
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述目标节点对应的单比特的置信度；
基于所述单比特的置信度之和，确定所述第一置信度。
根据目标节点的第一软信息和第一硬判决，可以计算目标节点对应的单比特的置信度，单比特为目标节点进行极化码解映射后得到的单个比特。
单比特的置信度的计算公式如下：
其中，γ(βs[i]，λs[i])表示单比特的置信度，βs[i]表示第s层的第i个硬判决，λs[i]表示第s层的第i个软信息。
通过对单比特的置信度求和，即对目标节点下包含所有叶节点的置信度求和，得到目标节点的第一置信度。
第一置信度的计算公式如下：
其中，M表示第一置信度，Γ(βs，λs)表示以βs和λs为自变量的函数，为M的函数形式，βs表示第s层的硬判决，λs表示第s层的软信息，βs[i]表示第s层的第i个硬判决，λs[i]表示第s层的第i个软信息，γ(βs[i]，λs[i])表示单比特的置信度。
即通过Fast-SSC算法对极化码进行解映射后，得到的第一软信息，可用于判断该目标节点的译码结果是否满足阈值要求。
在步骤103中，在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
在确定目标节点的第一置信度后，可根据第一置信度的值来确定是进行下一个节点译码或回溯到上一个节点重新译码。
在目标节点的第一置信度大于或等于预设阈值时，则判断目标节点的译码结果满足阈值要求，按照译码二叉树的遍历顺序继续对下一目标节点进行译码，在译码到下一目标节点时，继续判断下一目标节点的置信度是否满足阈值要求。
在目标节点的第一置信度小于预设阈值时，则确定目标节点的译码无法满足阈值要求，需要回溯到目标节点的上一目标节点，即待返回节点。待返回节点为按照译码二叉树的遍历顺序进行排序，该目标节点的前一个目标节点，对待返回节点进行重新译码，并判断待返回节点的置信度是否满足阈值要求。
在所有目标节点的置信度都大于或等于预设阈值，即所有目标节点的译码结果均满足阈值要求，并且所有目标节点译码遍历完成的情况下，即可根据所有目标节点的硬判决，输出PAC码的译码结果。
即只需要对译码二叉树的目标节点译码遍历完成即可确定PAC码的译码结果，不需要对目标节点下的各个节点进行依次译码，减少了译码延时和复杂度。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，通过对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射得到第一软信息，以及根据目标节点的类型进行卷积码译码得到第一硬判决，并计算目标节点的第一置信度来确定PAC码的译码结果，不需要对叶节点进行译码，减少了译码延时和复杂度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度之后，还包括：
在所述第一置信度小于所述预设阈值的情况下，基于所述目标节点，确定待返回节点；
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息；
基于所述第二软信息，确定所述待返回节点的第二硬判决和第二置信度；
在所述第二置信度大于或等于所述预设阈值的情况下，基于所述第二硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
在目标节点的第一置信度小于预设阈值时，则确定目标节点的译码无法满足阈值要求，即需要返回上一目标节点，即待返回节点。对待返回节点进行重新译码，并判断待返回节点的第二置信度是否满足阈值要求。
待返回节点为按照译码二叉树的遍历顺序进行排序，该目标节点的前一个目标节点。
由于卷积Fano译码算法需要信息回溯，恢复之前比特的译码信息，译码二叉树共有n＝log2N层来存储中间信息(中间层的软信息λs和硬判决βs)，而随着译码的不断进行，后续的中间信息会覆盖掉之前的中间信息，因此可以通过目标节点的比特索引和待返回节点的比特索引恢复待返回节点的第二软信息。
根据恢复的待返回节点的第二软信息，对待返回节点进行重新译码，得到新的第二硬判决。
从而根据第二软信息和第二硬判决，计算待返回节点的第二置信度。
继续判断待返回节点的第二置信度是否满足阈值要求，在满足阈值要求的情况下，则对目标节点进行重新译码。在不满足阈值要求的情况下，继续返回至待返回节点的上一目标节点，重复上述步骤，直至所有的目标节点均遍历完成。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的第一置信度判断目标节点的译码无法满足阈值要求时，则返回上一目标节点进行重新译码，提高了译码的准确性。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息，包括：
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，确定待恢复的最高层索引；
基于所述最高层索引，以及所述待返回节点所在层的索引，确定恢复层索引集合；
基于所述恢复层索引集合，确定所述第二软信息所对应的硬判决的比特范围；
基于所述比特范围，恢复所述第二软信息。
目标节点的比特索引即目标节点的第一个比特索引ic，待返回节点的比特索引即待返回节点中第一个比特索引ir。
通过对二者索引的二进制表达(x＝bin(xn-1,xn-2,……,x0))进行按位异或得到待恢复向量，再根据fls函数确定当前译码比特索引与待返回比特索引之间相互覆盖中间信息的最大层索引s′，即需要进行消息恢复的最高层索引。
待恢复向量的表达式如下：
γ＝xor(ic,ir)
其中，γ表示待恢复向量，ic表示目标节点的比特索引，ir表示待返回节点的比特索引。
最高层索引的表达式如下：
s′＝fls(γn-1,γn-2,…,γ0)：max(g),γj＝1
其中，s′表示最高层索引，γn-1,γn-2,…,γ0表示待恢复向量γ中的元素，γj表示γ中取值为1的元素。
从第s′层开始，一直恢复到要返回节点所在的层索引sr，得到恢复层索引集合S＝{s′，s′-1，…，sr}。
由于在确定右节点软信息时，需要用到对应层的左节点的硬判决/>因此在确定恢复层索引集合S后，需要确定恢复/>的对应的比特范围Nrange，并通过以下公式恢复对应层的/>
其中，表示第s层的左节点的硬判决，us表示根据比特范围Nrange确定的向量，Ps表示极化码映射矩阵。
比特范围的大小的计算公式如下：
其中，|Nrange|表示比特范围的大小，t表示ir的二进制表达中元素为1的位置索引，T表示t构成的集合，∑Tt表示集合T中的所有元素之和。
比特范围Nrange的计算公式如下：
其中，Nrange表示恢复的比特范围，ir表示待返回节点中第一个比特索引，|Nrange|表示比特范围的大小。
例如，图4是本发明实施例提供的节点级消息回溯方法的示意图，如图4所示，假设译码到目标节点η3，根据目标节点η3节点的置信度不满足阈值要求时，则待返回节点为η2，当前译码比特索引ic＝12，待返回比特索引ir＝10。
根据二者索引，得到待恢复向量γ＝0110。
根据fls函数，确定最高层索引s′＝2，恢复层索引集合为S＝{2,1}，比特范围Nrange＝{8,9}。
根据比特范围{8,9}，确定us是由极化码解映射后的第8个比特u8和第9个比特u9组成的向量，根据us恢复η1节点的硬判决根据/>恢复η2节点的第二软信息/>对目标节点η2重新译码得到新的第二硬判决/>从而根据/>和新的/>计算η2的置信度，判断η2的译码是否满足阈值要求。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的第一置信度判断目标节点的译码无法满足阈值要求时，采用节点级的消息回溯与信息恢复方法，采用译码阶段定位、存储部分恢复的方式，有指向性地恢复之前的中间信息，进一步减小译码延时和复杂度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全冻结位节点的情况下，将所述目标节点的比特进行卷积编码和极化码映射，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
全冻结位节点即Rate0节点，是由所有Nv个冻结位叶节点组成的特殊节点。如图4所示的η1节点，由2个冻结位叶节点组成。
当Fast-SSC算法译码到η1节点时，η1节点的第一软信息可根据软信息的计算公式直接得到，L(2)表示η1节点为该层的第2个左节点。
因Rate0节点下所有叶节点对应的比特v＝0，通过将v＝0进行卷积编码得到u，再对该节点进行极化码映射得到第一硬判决
最后通过得到的第一软信息和第一硬判决/>运用置信度计算公式得到目标节点的第一置信度。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的类型来确定目标节点的第一硬判决，并根据第一软信息和第一硬判决确定目标节点的第一置信度，从而根据第一置信度即可判断该目标节点的译码是否满足阈值要求，提高了译码的准确性，并减少译码延时和复杂度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全信息位节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
全信息位节点即Rate1节点，是由所有Nv个信息位叶节点组成的特殊节点。如图4所示的η2和η3节点，η2节点由2个信息位叶节点组成，η3节点由4个信息位叶节点组成。
当Fast-SSC算法译码到η2节点时，η2节点的第一软信息可直接得到，R(2)表示η2节点为该层的第2个右节点。
在得到了相应层的后，对每个该层的所有比特0和1的取值分别进行Fano译码算法，得到η2节点的第一硬判决/>
最后通过得到的第一软信息和第一硬判决/>运用置信度计算公式得到目标节点的第一置信度。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的类型来确定目标节点的第一硬判决，并根据第一软信息和第一硬判决确定目标节点的第一置信度，从而根据第一置信度即可判断该目标节点的译码是否满足阈值要求，提高了译码的准确性，并减少译码延时和复杂度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为重复节点的情况下，将所述目标节点的比特取值为0；
对取值为0的所述目标节点的比特进行卷积编码与极化码映射，确定第三硬判决；
基于所述第三硬判决和极化码映射矩阵，确定第四硬判决；
基于所述第一软信息、所述第三硬判决和所述第四硬判决，确定第三置信度和第四置信度；
基于所述第三置信度和所述第四置信度，确定所述目标节点的第一硬判决以及所述第一置信度。
重复节点即REP节点，是由左边Nv-1个冻结位和最右边一个信息位组成的特殊节点。如图4所示的η0节点，由7个冻结位叶节点组成和最右边1个信息位组成。
由于REP节点只有一个信息位，因此REP节点所在层的第一硬判决βs只有两种情况：β′和β′′，分别对应最右侧信息位vNv＝0和vNv＝1。
先设目标节点的所有比特v＝0，通过卷积编码与极化码映射得到第三硬判决β′。根据极化码映射矩阵P的性质，可得其中，/>为模2相加，从而得到第四硬判决β′′。
根据目标节点的第一软信息第三硬判决β′，运用上述置信度计算公式得到第三置信度，L(0)表示η0节点为该层的第0个左节点。
根据目标节点的第一软信息第四硬判决β″，运用上述置信度计算公式得到第四置信度。
从第三置信度和第四置信度中，取值较大者作为目标节点的第一置信度，以及将取值较大者对应的硬判决作为目标节点的第一硬判决
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的类型来确定目标节点的第一硬判决，并根据第一软信息和第一硬判决确定目标节点的第一置信度，从而根据第一置信度即可判断该目标节点的译码是否满足阈值要求，提高了译码的准确性，并减少译码延时和复杂度。
在一些实施例中，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为奇偶校验节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
在所述第一硬判决满足预设条件的情况下，基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
奇偶校验节点即SPC节点，是由最左边一个冻结位和右边Nv-1个信息位组成的特殊节点。
与对待Rate1节点的操作类似，对每个该层的所有比特0和1的取值进行Fano译码算法，得到Rate1节点的第一硬判决βs。
然而，因为SPC节点一个冻结位的加入和极化码映射矩阵P的性质，该层的第一硬判决βs应满足以下预设条件：
其中，βs[i]表示第s层的第i个硬判决，Nv表示奇偶校验节点的对应的叶节点的数量，u1表示极化码解映射后的第一个比特。
如果满足预设条件，则通过校验，并根据得到的第一软信息λs和第一硬判决βs，运用置信度计算公式得到目标节点的第一置信度。
否则，重新译码该SPC节点，直至满足校验。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，根据目标节点的类型来确定目标节点的第一硬判决，并根据第一软信息和第一硬判决确定目标节点的第一置信度，从而根据第一置信度即可判断该目标节点的译码是否满足阈值要求，提高了译码的准确性，并减少译码延时和复杂度。
图5是本发明实施例提供的PAC码的译码方法的流程示意图之二，如图5所示，本发明实施例提供的PAC码的译码方法，包括：
通过Fast-SSC算法遍历译码二叉树，判断译码节点为目标节点时，确定目标节点的第一软信息；
判断目标节点的类型，类型包括：全冻结位节点、全信息位节点、重复节点以及奇偶校验节点；
根据目标节点的四种类型和第一软信息，得到目标节点第一硬判决和第一置信度；
根据置信度判断需要进行消息回溯时，返回至目标节点的上一目标节点，恢复上一目标节点对应的第二软信息；
根据恢复的第二软信息，对上一目标节点重新进行译码；
根据置信度判断需要不进行消息回溯时，对目标节点的下一目标节点进行译码；
在所有目标节点译码遍历完成的情况下，得到译码结果。
本发明实施例提供的PAC码的译码方法，针对PAC码中极化码的四种特殊节点进行译码，即对有四种特殊比特构造子码中的比特进行并行译码处理。由于特殊节点中的比特译码信息可以并行得到，相应信息可以并行送入卷积Fano译码中，从而减少译码延时和复杂度。
由于卷积Fano译码算法需要信息回溯，恢复之前比特的译码信息，因此，配合特殊节点并行译码，本发明实施例提出节点级的信息回溯与恢复方案，采用译码阶段定位、存储部分恢复的方式，有指向性地恢复之前的中间信息，从而减小译码延时和复杂度。
图6是本发明实施例提供的PAC码的译码方法与现有算法的误帧率的性能对比示意图，图7是本发明实施例提供的PAC码的译码方法与现有算法的复杂度的对比示意图，其中码长N＝128，码率R＝1/2。如图6和图7所示，与现有算法相比，本发明实施例提供的PAC码的译码方法的误帧率较低，并且减小了计算复杂度和时间复杂度。
下面对本发明提供的PAC码的译码装置进行描述，下文描述的PAC码的译码装置与上文描述的PAC码的译码方法可相互对应参照。
图8是本发明实施例提供的PAC码的译码装置的结构示意图，如图8所示，本发明实施例提供的PAC码的译码装置，包括：
第一确定模块810，用于对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
第二确定模块820，用于基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
译码模块830，用于在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
在此需要说明的是，本发明实施例提供的PAC码的译码装置，能够实现上述PAC码的译码方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
可选地，还包括：第三确定模块，用于：
在所述置信度小于所述预设阈值的情况下，基于所述目标节点，确定待返回节点；
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息；
基于所述第二软信息，确定所述待返回节点的第二硬判决和第二置信度；
在所述第二置信度大于或等于所述预设阈值的情况下，基于所述第二硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
可选地，第三确定模块，还用于：
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，确定待恢复的最高层索引；
基于所述最高层索引，以及所述待返回节点所在层的索引，确定恢复层索引集合；
基于所述恢复层索引集合，确定所述第二软信息所对应的硬判决的比特范围；
基于所述比特范围，恢复所述第二软信息。
可选地，所述第二确定模块820，用于：
在所述目标节点的类型为全冻结位节点的情况下，将所述目标节点的比特进行卷积编码和极化码映射，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
可选地，第二确定模块820，用于：
在所述目标节点的类型为全信息位节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
可选地，第二确定模块820，用于：
在所述目标节点的类型为重复节点的情况下，将所述目标节点的比特取值为0；
对取值为0的所述目标节点的比特进行卷积编码与极化码映射，确定第三硬判决；
基于所述第三硬判决和极化码映射矩阵，确定第四硬判决；
基于所述第一软信息、所述第三硬判决和所述第四硬判决，确定第三置信度和第四置信度；
基于所述第三置信度和所述第四置信度，确定所述目标节点的第一硬判决以及第一置信度。
可选地，第二确定模块820，用于：
在所述目标节点的类型为奇偶校验节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
在所述第一硬判决满足预设条件的情况下，基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
可选地，所述第二确定模块820，用于：
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述目标节点对应的单比特的置信度；
基于所述单比特的置信度之和，确定所述第一置信度。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行PAC码的译码方法，该方法包括：对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的PAC码的译码方法，该方法包括：对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的PAC码的译码方法，该方法包括：对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：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 (11)

1.一种极化调整卷积PAC码的译码方法，其特征在于，包括：
对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
2.根据权利要求1所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度之后，还包括：
在所述第一置信度小于所述预设阈值的情况下，基于所述目标节点，确定待返回节点；
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息；
基于所述第二软信息，确定所述待返回节点的第二硬判决和第二置信度；
在所述第二置信度大于或等于所述预设阈值的情况下，基于所述第二硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
3.根据权利要求2所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，恢复所述待返回节点的第二软信息，包括：
基于所述目标节点的比特索引和所述待返回节点的比特索引，确定待恢复的最高层索引；
基于所述最高层索引，以及所述待返回节点所在层的索引，确定恢复层索引集合；
基于所述恢复层索引集合，确定所述第二软信息所对应的硬判决的比特范围；
基于所述比特范围，恢复所述第二软信息。
4.根据权利要求1所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全冻结位节点的情况下，将所述目标节点的比特进行卷积编码和极化码映射，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
5.根据权利要求1所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为全信息位节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
6.根据权利要求1所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为重复节点的情况下，将所述目标节点的比特取值为0；
对取值为0的所述目标节点的比特进行卷积编码与极化码映射，确定第三硬判决；
基于所述第三硬判决和极化码映射矩阵，确定第四硬判决；
基于所述第一软信息、所述第三硬判决和所述第四硬判决，确定第三置信度和第四置信度；
基于所述第三置信度和所述第四置信度，确定所述目标节点的第一硬判决以及所述第一置信度。
7.根据权利要求1所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度，包括：
在所述目标节点的类型为奇偶校验节点的情况下，对所述目标节点的比特进行费诺译码，确定所述第一硬判决；
在所述第一硬判决满足预设条件的情况下，基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度。
8.根据权利要求4、5或7任一项所述的PAC码的译码方法，其特征在于，所述基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述第一置信度，包括：
基于所述第一软信息和所述第一硬判决，确定所述目标节点对应的单比特的置信度；
基于所述单比特的置信度之和，确定所述第一置信度。
9.一种PAC码的译码装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于对译码二叉树中的目标节点进行极化码解映射，确定所述目标节点的第一软信息；所述译码二叉树是根据接收的目标PAC码确定的；
第二确定模块，用于基于所述目标节点的类型和所述第一软信息，确定所述目标节点的第一硬判决和第一置信度；
译码模块，用于在所述第一置信度大于或等于预设阈值的情况下，基于所述第一硬判决确定所述目标PAC码的译码结果。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述PAC码的译码方法。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述PAC码的译码方法。
CN202310347398.5A 2023-04-03 2023-04-03 Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质 Pending CN116505960A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310347398.5A CN116505960A (zh) 2023-04-03 2023-04-03 Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310347398.5A CN116505960A (zh) 2023-04-03 2023-04-03 Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116505960A true CN116505960A (zh) 2023-07-28

Family

ID=87315844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310347398.5A Pending CN116505960A (zh) 2023-04-03 2023-04-03 Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116505960A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108462558B (zh) 一种极化码scl译码方法、装置及电子设备
CN111294058B (zh) 一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质
CN111970009B (zh) 级联极化码比特翻转置信传播编译码方法
CN101345601B (zh) 一种译码方法和译码器
CN105763203B (zh) 一种基于硬可靠度信息的多元ldpc码译码方法
WO2020108586A1 (zh) 一种极化码译码方法及装置、多级译码器、存储介质
CN106888026A (zh) 基于lsc‑crc译码的分段极化码编译码方法及系统
WO2018179246A1 (en) Check bit concatenated polar codes
CN110100403A (zh) 使用极化编码数据传输的通信系统中的错误检测
CN112332864A (zh) 一种自适应有序移动剪枝列表的极化码译码方法及系统
CN111130567B (zh) 添加噪声扰动和比特翻转的极化码置信传播列表译码方法
CN110995279B (zh) 一种极化码联合scf球形列表翻转译码方法
CN112491422A (zh) 基于高斯优化的比特翻转串行消除列表译码方法和系统
CN110661535A (zh) 一种提高Turbo译码性能的方法、装置及计算机设备
CN112702141B (zh) 可调的串行抵消列表极化码译码方法和装置
CN109004939A (zh) 极化码译码装置和方法
CN111130564B (zh) 译码方法及装置
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
EP1511178A1 (en) A method of decoding a data word
US11515895B2 (en) Block code encoding and decoding methods, and apparatus therefor
CN116505960A (zh) Pac码的译码方法、装置、电子设备及存储介质
CN114598334A (zh) 一种分段crc辅助的卷积极化码编译码方案
CN113315526A (zh) 级联极化码比特冻结置信传播译码方法
CN108173550A (zh) 一种适用于几乎所有nb－ldpc译码方法的通用简化方法
CN118054797B (zh) 编码及译码方法、装置、设备

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