1.极化码中一种EPS‑SCL‑Flip译码方法,该方法针对极化码的错误模式集(Error Pattern Set,EPS)过大无法统计和位于序列尾部的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)码易受错误传递影响出错以及串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip,SCL‑Flip)译码的修正临界集(Revised Critical Set,RCS)排序较差的问题,提出极化码中一种基于EPS的串行抵消列表翻转(EPS Successive Cancellation List Flip,EPS‑SCL‑Flip)译码方法,该方法的CRC码仅保护对应生成矩阵行权重较小的信息位,且放置在非冻结序列头部可靠性最高的位置,这样不仅缩减了EPS的大小,还减少了CRC码的译码错误,优化了极化码的距离谱,当译码失败时首先将RCS中行权重较小位置放置在头部,然后由估计码字计算得到CRC码的错误模式(Error Pattern,EP),最后查找EPS得到首错位置并放置在RCS的头部,译码时根据新的RCS翻转错误,该方法具体包括以下步骤:步骤一:极化码在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道下采用高斯构造法得到每个极化子信道的可靠性度量,选出可靠性最高的K+l位信道待定为非冻结信道(其中K为信息比特数,l为CRC码长度),找到对应生成矩阵的行权重,再次选出其中行权重最小和次小的所有信道;
n
对于一个码长为N=2的极化码,它的编码可以由生成矩阵GN实现,GN第i行(行号从1开wt(i)
始计数)的行重为2 ,其中wt(i)表示i‑1的二进制数表示的汉明重量,在进行保护位数量和位置选取之前,需要进行公式(1)、(2)和(3)的定义:公式(1)和公式(2)中的dm和ds为别为非冻结比特集合的最小汉明权重(Minimum c
Hamming Weight,MHW)和次MHW,A为冻结比特索引值,公式(3)中的r为人为定义的保护位置总出错次数占所有位置总出错次数比,Ap为CRC码保护位置集合,从集合Am和As中选取,当Am位置的总出错次数和所有位置总出错次数之比大于r时,CRC仅保护Am的所有信道,否则,则额外保护As和RCS交集中,非CRC位置出错频率较高的位置,直到Ap位置总出错次数和所有位置总出错次数之比大于r;
步骤二:当得到估计非冻结比特时,取出估计CRC码 和估计信息比特 CRC码的EP计算如下:
i
A为信息位集合,Gcrc为CRC码生成矩阵, 为由 计算而来的计算CRC码,当 未译码错误时异或 即可得到CRC码EP,然而由于错误传递,处于非冻结序列尾部的CRC码极易译码出错,难以携带有效信息;
定理1:对于GN生成的极性码,如果估计码字的EP满足:Hw(EP·GN)=dm,那么我们有A(E)≥A(α),其中Hw(EP·GN)是EP编码后的汉明权重,A(α)是Am的最小索引,A(E)是 中首错位索引;
定理1表明如果错误的译码码字与发送码字的距离为MHW,那么索引为 的发送比特必然正确译码,由定理1选择前α‑1位中可靠性最高的l位信道放置CRC码,减少译码错误,当l>A(α)时,没有足够的位置放置CRC码,此时额外选择索引为 的信道中可靠性最高的l‑α+1位信道放置CRC码,A(β)是Am的次最小索引;
步骤三:当确定CRC的保护位置和放置位置后,便可统计 的EP和其对应CRC码的EP共同构造EPS,统计方法为发送端发送全零码字,接收端统计非零位置,本发明定义EPS由两部K‑l l分组成,第一部分为 的EPS,大小为2 ,第二部分为对应CRC码的EPS,大小为2 ,EPS总的K‑l l
大小由 的EPS大小决定,如上一个EPS简记为EPS(2 ,2);
即使都为Am的元素,但EP出错频率仍不同,部分EP的出错概率明显大于其他EP,本发明定义出错次数明显更大的EP为主要错误模式(Main Error Pattern,MEP),MPE是极化码自身结构导致的主要错误传递,是有规律的和必然的,仅搜索MEP可以精准翻转主要的EP且对减少对RCS的影响,但MEP占总错误的比例仍然不大,搜索效率低,通过增大EPS的大小提高搜索效率,性能变好,然而CRC码的EP对应 的EP数也会增加,CRC码译码出错时可能造成额外的翻转,增大翻转次数,故基于性能和复杂度的折中,选定所有MPE和部分出错概率较大的非MPE共同构成EPS;
步骤四:在低信噪比(SignalNoise Ratio,SNR)下,串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码的性能主要受噪声的影响,更多的首错(由噪声引起的第一位错)出现在低可靠信道,然而在高SNR下,这种经典方法变得不准确,更多低行权重的信道倾向于在SCL译码中引发错误;
为了进一步提升高SNR下RCS的翻转准确性,提前翻转正确位置,将RCS的排序方式进行了优化,按照行权重排列RCS,出错次数较多的低行权重位置放在RCS头部优先翻转,减少额外翻转次数和复杂度;
步骤五:当循环冗余校验码辅助串行抵消列表(CRC Aid SCL,CA‑SCL)译码成功时,不进行额外的译码,在译码失败的情况下,尝试单个比特翻转的重译码,由公式(4)、(5)得到CRC码的EP,搜索EPS找到对应 的EP,取出所有首错位置按照出错概率排序,删除RCS中相同的重复位置,并放置在RCS头部提前翻转,对于满足①估计序列头部的CRC码未译码出错和②首错出错在低行权重位置且可以查找到其EP这两个条件的译码错误,就可根据CRC码的EP可以直接查找到 的EP,翻转准确性大幅提升,本方法更改了RCS的排序顺序,可以更早的翻转正确位置,减少额外的重译码,以及减少由于CRC码校验能力不足导致错误翻转未译码出错位置却通过CRC校验的错误,并且可以优化极化码的距离谱,提高译码性能。