基于分段crc校驗(yàn)的極化解碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及解碼方法，尤其設(shè)及一種基于分段CRC校驗(yàn)的極化解碼方法，屬于無 線通信信道編碼技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)80年代W來，通信技術(shù)的飛速進(jìn)步使人類社會(huì)邁入信息時(shí)代。無線移動(dòng)通 信技術(shù)的不斷發(fā)展為全球信息化進(jìn)程提供了強(qiáng)大動(dòng)力。無線蜂窩移動(dòng)通信歷經(jīng)：第一代模 擬通信技術(shù)、第二代數(shù)字通信技術(shù)、第S代CDMA寬帶通信技術(shù)，目前已步入4G系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè) 化和商用化階段。在4G技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化和商用化的同時(shí)，4G之后的移動(dòng)通信進(jìn)入議事日 程，無線移動(dòng)通信演進(jìn)發(fā)展面臨全新挑戰(zhàn)。隨著智能終端的普及應(yīng)用、W及移動(dòng)新業(yè)務(wù)需求 的持續(xù)增長，無線傳輸速率需求將在未來10年呈指數(shù)增長。據(jù)主要運(yùn)營商和權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu) 預(yù)測：至2020年，無線通信的傳輸速率需求將是目前在營系統(tǒng)的1000倍。現(xiàn)有4G技術(shù)將仍 然難W滿足十年后超高傳輸速率移動(dòng)互聯(lián)無線通信需求，在頻譜資源日趨緊缺的情況下， 需要引入變革性的新技術(shù)。世界各國在推動(dòng)4G產(chǎn)業(yè)化工作的同時(shí)，已開始著眼于第五代無 線移動(dòng)通信技術(shù)巧G)的研究，力求使無線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能和產(chǎn)業(yè)規(guī)模產(chǎn)生新的飛躍。
[0003] 眾所周知，業(yè)務(wù)流量10年提升1000倍是5G無線移動(dòng)通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在 基本需求。運(yùn)一核屯、需求派生出：連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠、終端大連接、 設(shè)備低功耗等五個(gè)具有挑戰(zhàn)性的指標(biāo)需求。從而也對(duì)5G無線移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)相應(yīng)的信道 編碼實(shí)現(xiàn)提出了前所未有的高要求與新挑戰(zhàn)。在5G移動(dòng)通信的全新應(yīng)用場景下，極化碼已 經(jīng)取代化rbo碼和LDPC碼等成為下一代信道編碼的優(yōu)秀候選者。研究適用于5G移動(dòng)通信 系統(tǒng)的高效極化碼編碼器和譯碼器具有極強(qiáng)的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 極化碼（PolarCodes)是2009年由E.Ar化an提出的一種被嚴(yán)格證明可W達(dá)到信 道容量的構(gòu)造性的信道編碼方法。極化碼通過信道分離和信道極化的操作使信道產(chǎn)生極化 效果，即部分信道（稱之為信息位）的信道容量達(dá)到接近1的值，同時(shí)部分信道（稱之為凍 結(jié)位）的信道容量達(dá)到接近0的值。而極化碼的基本思想就是使信道僅在信息位上傳輸， 而放棄掉凍結(jié)位。 陽0化]列表連續(xù)消除極化解碼（SCL)算法是串行抵消（或譯為連續(xù)消除）譯碼算法的一 種改進(jìn)算法，其可W同時(shí)捜索多條路徑，運(yùn)里的最大的捜索路徑的數(shù)量就是所謂的列表長 度Ldistsize)。在碼樹的第i層，從正在捜索的長度為（i-1)的路徑中，擴(kuò)展出2禮條路 徑，計(jì)算運(yùn)些路徑的似然比率，S化解碼器選擇前L條最優(yōu)的路徑保留下來。優(yōu)點(diǎn)在于，運(yùn) 樣相比于串行抵消算法，最優(yōu)的路徑就更容易被找到。但缺點(diǎn)是，隨著列表長度的增加，需 要的復(fù)雜度按指數(shù)級(jí)增加，同時(shí)解碼性能仍然有提高的空間。
[0006] 為了改善現(xiàn)有極化碼譯碼方法的抗噪性，有研究者提出利用循環(huán)冗余校驗(yàn) (切clicRe化ndan巧化eck，簡稱CRC)對(duì)現(xiàn)有極化碼解碼算法進(jìn)行改進(jìn)，例如，一篇中國發(fā) 明專利公開了《一種循環(huán)冗余校驗(yàn)輔助的極化碼譯碼方法》（公開號(hào)為CN102694625,公開 日為2012. 9. 26)，該方法的基本思想是：對(duì)極化碼進(jìn)行譯碼時(shí)，在極化碼所對(duì)應(yīng)的碼樹上， 從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)、且其所對(duì)應(yīng)比特估計(jì)序列的循環(huán)冗余校驗(yàn)值為零的所有路徑中，采 用列表或堆找作為路徑捜索的輔助，尋找其中可靠性度量值最大的一條路徑，并輸出該路 徑對(duì)應(yīng)的比特估計(jì)序列作為譯碼結(jié)果。該方法有效提升了解碼的性能，但是對(duì)于解碼復(fù)雜 度并沒有明顯改善。如何進(jìn)一步減小極化解碼的復(fù)雜度仍是急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于分段CRC校驗(yàn) 的極化解碼方法，利用分段循環(huán)冗余校驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有列表連續(xù)消除極化解碼算法進(jìn)行改進(jìn)，從 而有效降低極化解碼的時(shí)間復(fù)雜度。
[0008] 本發(fā)明具體采用W下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0009] 基于分段CRC校驗(yàn)的極化解碼方法，利用列表連續(xù)消除算法對(duì)極化編碼序列所對(duì) 應(yīng)的碼樹進(jìn)行最優(yōu)路徑的捜索，從而得到解碼結(jié)果；
[0010] 所述極化編碼序列利用W下方法得到：將原始信息序列劃分為M段并對(duì)每個(gè)原始 信息序列段分別進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC編碼，得到各原始信息序列段的CRC編碼段；然后將 各原始信息序列段的CRC編碼段按照各原始信息序列段在原始信息序列中的次序進(jìn)行合 并，得到原始信息序列的分段CRC編碼序列；最后對(duì)原始信息序列的分段CRC編碼序列進(jìn)行 極化編碼，得到碼長為N的極化編碼序列；M為大于1的自然數(shù)；
[0011] 在對(duì)碼樹進(jìn)行捜索的過程中，每當(dāng)新增路徑長度達(dá)到第i個(gè)原始信息序列段的CRC編碼段的長度時(shí)，i= 1，2,…，M，對(duì)當(dāng)前各路徑的新增路徑部分分別進(jìn)行CRC校驗(yàn)，并 保留通過CRC校驗(yàn)的路徑作為候選路徑，繼續(xù)進(jìn)行下一層的路徑捜索；如果都未通過CRC校 驗(yàn)，則停止捜索，宣告解碼失敗；當(dāng)路徑長度達(dá)到N時(shí)，從通過CRC校驗(yàn)的路徑中選擇似然比 率最大的路徑作為最優(yōu)路徑，最優(yōu)路徑所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)序列去除其中的CRC校驗(yàn)碼后，即為 最終的解碼結(jié)果。
[0012] 進(jìn)一步地，在每一輪的CRC校驗(yàn)過程中，如通過CRC校驗(yàn)的路徑數(shù)目大于列表連續(xù) 消除算法的列表寬度以則從通過CRC校驗(yàn)的路徑中選擇似然比率較大的L條路徑作為候選 路徑。
[0013] 為了便于算法實(shí)現(xiàn)W及模塊復(fù)用，優(yōu)選地，所述M個(gè)原始信息序列段的長度相等。
[0014] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0015] 本發(fā)明通過將分段循環(huán)冗余校驗(yàn)與列表連續(xù)消除極化解碼方法相結(jié)合，可有效降 低極化解碼的時(shí)間復(fù)雜度，尤其在低信噪比區(qū)域，顯著的降低了解碼的時(shí)間復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明解碼方法的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0018] 針對(duì)現(xiàn)有循環(huán)冗余校驗(yàn)輔助的極化碼譯碼方法所存在的解碼時(shí)間復(fù)雜度較高的 問題，本發(fā)明的思路是采用分段循環(huán)冗余校驗(yàn)與列表連續(xù)消除極化解碼方法相結(jié)合，W降 低極化解碼的時(shí)間復(fù)雜度。具體而言，本發(fā)明的解碼方法具體如下：
[0019] 利用列表連續(xù)消除算法對(duì)極化編碼序列所對(duì)應(yīng)的碼樹進(jìn)行最優(yōu)路徑的捜索，從而 得到解碼結(jié)果；所述極化編碼序列利用W下方法得到：將原始信息序列劃分為M段并對(duì)每 個(gè)原始信息序列段分別進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC編碼，得到各原始信息序列段的CRC編碼段； 然后將各原始信息序列段的CRC編碼段按照各原始信息序列段在原始信息序列中的次序 進(jìn)行合并，得到原始信息序列的分段
[0020] CRC編碼序列；最后對(duì)原始信息序列的分段CRC編碼序列進(jìn)行極化編碼，得到碼長 為N的極化編碼序列；M為大于1的自然數(shù)；在對(duì)碼樹進(jìn)行捜索的過程中，每當(dāng)新增路徑長 度達(dá)到第i個(gè)原始信息序列段的CRC編碼段的長度時(shí)，i= 1，2,…，M，對(duì)當(dāng)前各路徑的新 增路徑部分分別進(jìn)行CRC校驗(yàn)，并保留通過CRC校驗(yàn)的路徑作為候選路徑，繼續(xù)進(jìn)行下一層 的路徑捜索；如果都未通過CRC校驗(yàn)，則停止捜索，宣告解碼失??；當(dāng)路徑長度達(dá)到N時(shí)，從 通過CRC校驗(yàn)的路徑中選擇似然比率最大的路徑作為最優(yōu)路徑，最優(yōu)路徑所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)序 列去除其中的CRC校驗(yàn)碼后，即為最終的解碼結(jié)果。
[0021] 根據(jù)上述技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明是將整個(gè)解碼過程分為多個(gè)區(qū)段，在每個(gè)區(qū) 段均進(jìn)行CRC校驗(yàn)，根據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)果判斷解碼失敗或進(jìn)行無效路徑的篩除。在低信噪比 區(qū)域，如果候選路徑不能通過某個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)，那么解碼過程會(huì)立即退出并宣告失敗，在 運(yùn)些情況下，相比于傳統(tǒng)循環(huán)冗余校驗(yàn)檢驗(yàn)達(dá)到碼字序列的全長的情形，解碼過程提前退 出了。因此運(yùn)種方案可W減少平均列表長度，也降低了時(shí)間復(fù)雜度。也可W把本發(fā)明的分 段循環(huán)冗余校驗(yàn)校驗(yàn)列表連續(xù)消除看作為一種解碼過程提前退出的機(jī)制。
[0022] 圖1顯示了本發(fā)明解碼方法的基本原理。如圖1所示，首先在編碼端對(duì)原始信息序 列進(jìn)行分段CRC校驗(yàn)