一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法。包括：概率序列轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的信道信息轉(zhuǎn)換為第一概率序列；串行干擾抵消譯碼模塊，用于基于判決器的已有判決結(jié)果對所述第一概率序列進(jìn)行迭代處理以得到第二概率序列，并將所述第二概率序列轉(zhuǎn)化為軟信息值；判決器，用于對所述軟信息值進(jìn)行硬判決，并將判決結(jié)果返回到所述譯碼模塊。本發(fā)明將概率計算的思想運用到極化碼譯碼器的設(shè)計中，能夠降低極化碼譯碼器的處理時延，并較大地提高極化碼譯碼器的總體吞吐率。同時，本發(fā)明操作簡單，通用性好，具有較好的實用化前景。
【專利說明】一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信道編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法。

【背景技術(shù)】
[0002]極化碼(Polar Codes)是2009年由E.Arikan提出的一種被嚴(yán)格證明可以達(dá)到信道容量的構(gòu)造性的信道編碼方法。圖1是使用極化碼譯碼的基本結(jié)構(gòu)框圖；圖2是信道極化的基本結(jié)構(gòu)組成示意圖。在進(jìn)行極化編碼之前，首先要對N = 2n個獨立的二進(jìn)制輸入信道(或先后N次反復(fù)使用同一個信道，即一個信道的N個可用時隙)，再利用信道極化的基本單元對二進(jìn)制輸入離散信道反復(fù)進(jìn)行極化，上式中，η為自然數(shù)。最基本的信道極化操作是對兩個相同的未經(jīng)極化的信道W: X — y進(jìn)行單步極化；其中，X是信道輸入符號的集合，對于二進(jìn)制輸入信道，X的取值范圍為{0，1} ;y是信道輸出符號的集合。如圖2所示，該極化信道的輸入比特分別標(biāo)記為U1和U2，這兩個輸入比特通過一個模二加法器輸出得到X1，同時將U2直接賦值給X2,也即X1 = U1 ? U2, X2 = U2,式中Θ為模二加運算。把X1和X2分別送入未經(jīng)極化信道W，其輸出為yi和y2。從該信道極化基本單元的輸入(U1和U2)和兩個信道的輸出(71和71)看，原本獨立的兩個未經(jīng)極化的信道W被合并成一個兩輸入兩輸出的向量信道W2: X2 — y2，其中，；T2 = Z ? Z，運算?為笛卡爾積。該向量信道包含兩個子信道χ^-y?χ (輸入為U1輸出為Y1和y2)和的2) \χ^>y (輸入為％輸出為yi和y2)，這兩個子信道即是兩個極化信道。經(jīng)過該單步極化過程，從信道容量上看

【權(quán)利要求】
1.一種基于概率計算的極化碼譯碼器，其特征在于，包括: 概率序列轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的信道信息轉(zhuǎn)換為第一概率序列； 串行干擾抵消譯碼模塊，用于基于判決器的已有判決結(jié)果對所述第一概率序列進(jìn)行迭代處理以得到第二概率序列，并將所述第二概率序列轉(zhuǎn)化為軟信息值； 判決器，用于對所述軟信息值進(jìn)行硬判決，并將判決結(jié)果返回到所述譯碼模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率計算的極化碼譯碼器，其特征在于， 概率序列轉(zhuǎn)換模塊，用于對接收到的信道信息進(jìn)行解調(diào)以轉(zhuǎn)化為軟信息；并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信噪比分別將所有軟信息除以一個預(yù)先確定的固定數(shù)，使所述軟信息轉(zhuǎn)化為[-1，+1]區(qū)間之內(nèi)的定點小數(shù),并將所述定點小數(shù)轉(zhuǎn)化為所述第一概率序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于概率計算的極化碼譯碼器，其特征在于， 所述第一概率序列為雙極性概率序列； 串行干擾抵消譯碼模塊，用于基于判決器的已有判決結(jié)果根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對所述雙極性概率序列進(jìn)行迭代，在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較所述雙極性概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的雙極性概率序列，其中用計數(shù)器統(tǒng)計出校驗節(jié)點兩個輸入的雙極性概率序列中的I的個數(shù)，并根據(jù)比較I的個數(shù)來確定輸出值； 變量節(jié)點計算:根據(jù)所述已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的雙極性概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率計算的極化碼譯碼器，其特征在于， 所述第一概率序列為低比特概率序列； 串行干擾抵消譯碼模塊，用于基于判決器的已有判決結(jié)果根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對低比特概率序列進(jìn)行迭代，在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較低比特概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的低比特概率序列，其中用加法器求出校驗節(jié)點的兩個輸入的低比特概率序列所有位上對應(yīng)的差以獲取差序列，并將差序列所有位相加以得到差序列的值；比較差序列的值和O的大小，以確定所述兩個輸入的低比特概率序列中較小的低比特概率序列，并輸出所述較小的低比特概率序列； 對于變量節(jié)點計算:根據(jù)所述已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的低比特概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率計算的極化碼譯碼器，其特征在于， 所述第一概率序列為低比特概率序列； 串行干擾抵消譯碼模塊，用于基于判決器的已有判決結(jié)果根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對低比特概率序列進(jìn)行迭代，其中當(dāng)?shù)M(jìn)行到預(yù)定階段的時候，截去所述低比特概率序列的后半部分，在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較低比特概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的低比特概率序列，其中用加法器求出校驗節(jié)點的兩個輸入的低比特概率序列所有位上對應(yīng)的差以獲取差序列，并將差序列所有位相加以得到差序列的值；比較差序列的值和O的大小，以確定所述兩個輸入的低比特概率序列中較小的低比特概率序列，并輸出所述較小的低比特概率序列； 對于變量節(jié)點計算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的低比特概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
6.一種基于概率計算的極化碼譯碼方法，其特征在于，包括: 將接收到的信道信息轉(zhuǎn)換為第一概率序列； 基于已有的軟信息值判決結(jié)果對所述第一概率序列進(jìn)行迭代處理以得到第二概率序列，并將所述第二概率序列轉(zhuǎn)化為軟信息值； 對所述軟信息值進(jìn)行硬判決，并返回所述軟信息值判決結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于概率計算的極化碼譯碼方法，其特征在于， 所述將接收到的信道信息轉(zhuǎn)換為第一概率序列包括: 對接收到的信道信息進(jìn)行解調(diào)以轉(zhuǎn)化為軟信息。并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的信噪比分別將所有軟信息除以一個預(yù)先確定的固定數(shù)，使所述軟信息轉(zhuǎn)化為[-1，+1]區(qū)間之內(nèi)的定點小數(shù)，并將所述定點小數(shù)轉(zhuǎn)化為所述第一概率序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于概率計算的極化碼譯碼方法，其特征在于，所述第一概率序列為雙極性概率序列；其中根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對雙極性概率序列進(jìn)行迭代，在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較所述雙極性概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的雙極性概率序列，其中用計數(shù)器統(tǒng)計出校驗節(jié)點兩個輸入的雙極性概率序列中I的個數(shù)，并根據(jù)比較I的個數(shù)來確定輸出值； 對于變量節(jié)點計算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的雙極性概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于概率計算的極化碼譯碼方法，其特征在于，所述第一概率序列為低比特概率序列；其中基于判決器的已有判決結(jié)果根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對低比特概率序列進(jìn)行迭代，在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較低比特概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的低比特概率序列，其中用加法器求出校驗節(jié)點的兩個輸入的低比特概率序列所有位上對應(yīng)的差以獲取差序列，并將差序列所有位相加以得到差序列的值；比較差序列的值和O的大小，以確定所述兩個輸入的低比特概率序列中較小的低比特概率序列，并輸出所述較小的低比特概率序列； 對于變量節(jié)點計算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的低比特概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于概率計算的極化碼譯碼方法，其特征在于，所述第一概率序列為低比特概率序列；其中基于判決器的已有判決結(jié)果根據(jù)串行干擾抵消譯碼算法對低比特概率序列進(jìn)行迭代，其中當(dāng)?shù)M(jìn)行到預(yù)定階段的時候，截去所述低比特概率序列的后半部分，并且在迭代過程中有兩種不同的節(jié)點:校驗節(jié)點和變量節(jié)點，其中: 對于校驗節(jié)點計算:倆倆比較低比特概率序列所對應(yīng)的軟信息值的大小，并輸出軟信息值小的低比特概率序列，其中用加法器求出校驗節(jié)點的兩個輸入的低比特概率序列所有位上對應(yīng)的差以獲取差序列，并將差序列所有位相加以得到差序列的值；比較差序列的值和O的大小，以確定所述兩個輸入的低比特概率序列中較小的低比特概率序列，并輸出所述較小的低比特概率序列； 對于變量節(jié)點計算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對兩個輸入的低比特概率序列執(zhí)行加操作或者減操作，其中為了防止極化碼譯碼迭代算法中的數(shù)值增大而導(dǎo)致軟信息值超過概率序列所能表達(dá)的范 圍，每一次變量節(jié)點處理完加減操作之后，都對所求出的軟信息值做縮放操作。
【文檔編號】H04L1/00GK104079382SQ201410360054
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】牛凱, 許鄭磊 申請人:北京郵電大學(xué)