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专利号: 2024115806245
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,包括以下步骤:

101、初始化,获取极化码速率匹配参数,包括信息序列长K,编码码长N,目标码长M,码率定义为R=K/N;

102、构造信息序列u,在极化编码前加入CRC校验比特位;

103、极化编码,输出编码序列;

104、确定凿孔位置和凿孔参数,根据动态链路所需码率计算码长,从而确定采用方法凿孔的参数,记凿孔数量为P=M‑N;

105、根据104确定的凿孔参数对编码序列进行凿孔,凿孔位确定的过程即凿孔模式的设计;凿孔模式向量定义为一个长度为N的向量p=(p1,p2,…,pN),其中pi∈{0,1},i=1,

2,…,N,向量中的pi=0表示第i位对应的是凿孔位;

106、根据凿孔算法得到的可靠性排序序列 将凿孔序列进行交错交织得到交织序列

107、发送端将经过比特交织后的序列进行调制后发送;

108、接收端接收经过无线信道传输的调制信号并进行解速率匹配得到编码序列,记作y;

109、根据104确定的凿孔模式优化译码器结构,采用凿孔参数的映射对极化码串行抵消列SCL译码结构中的校验节点和变量节点的更新策略进行优化,在译码端将凿孔造成的虚拟信道的对数似然比设置为0,输出优化的SCL译码器;

110、采用109优化的SCL译码器进行极化码译码,将译码得到的候选序列经过CRC校验器,若通过校验则输出该候选序列,否则返回继续进行SCL译码。

2.根据权利要求1所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述步骤103、极化编码,输出编码序列,具体为:首先构造生成矩阵其中BN表示位反转置换矩阵; 表示核矩阵; 表示做n次克罗内克积;然后根据生成矩阵进行极化编码,输出编码序列为 为信道输入序列集合(u1,u2,…,uN)。

3.根据权利要求1所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述104确定凿孔位置和凿孔参数,根据动态链路所需码率计算码长,从而确定采用方法凿孔的参数,记凿孔数量为P=M‑N,具体步骤包括:(1)初始化

输入:初始凿孔模式 和目标凿孔位数量0<P≤N‑K;

(2)候选集合

构建候选凿孔比特集合 表示冻结位集合,Πi‑1表示凿孔模式遍历列表,i∈(1,2,…,N),集合包含所有未凿孔的位;

(3)更新可靠性参数

对于每个候选比特 执行以下操作:

a.引入可靠性参数更新计算并存储可靠性参数序列sb:=s(Πi‑1∪{b})sk表示可靠性参数;rj为相邻路径带给当前直接路径的增益; 代表通过求和运算对直接路径有增益的相邻路径的集合; 表示信息位集合;wH是该位置的信道转移概率;

表示该第k阶段的第i个比特位;a是一种加权因子,通过模拟计算得到;

b.将可靠性参数序列按升序排序,得到sb的排序序列

(4)寻找新的凿孔位

a.通过依次最大化可靠性参数序列中的最小值,寻找新的凿孔位;对于j从1到K,选择使 最大的候选位并将其放入候选集合:b.如果∑中只有一个候选位,则该候选位成为新的凿孔位并跳出循环,否则更新候选集合(5)更新凿孔模式

a.如果∑中只且仅有一个候选位,则更新凿孔模式Πi:=Πi‑1∪Σ;

b.如果有多个候选位且已经遍历完所有候选位,则索引最小的位π=minΣ,并更新凿孔模式Πi:=Πi‑1∪{π}。

4.根据权利要求1所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述105具体包括以下步骤:根据104确定的凿孔位置利用高斯近似GA对各极化子信道的可靠性进行估计并排序,从N个极化子信道中选择K个可靠性最高的信道放置信息比特,其余N‑K个子信道放置冻结比特,从而构造信息序列u,具体包括:对AWGN信道,将信道的输入设为x,输出设为y,系统用二进制相移键控BPSK调制,则有y=(‑2x+1)+n(0.3)其中,信息比特x的取值范围为0或1,n是在信道传输时遇到的噪声2

干扰,n~N(0,σ),那么AWGN信道的对数似然比LLRs表示为,

2 2 2

输出信号y~N(0,σ),此时对数似然比LLR(y)为均值为2/σ,方差为4/σ的高斯分布;

每个极化信道 的LLR值的概率密度函数 的分布用 来表示,那么在对LLRs均值的计算过程中有着以下递推关系,

其中, 和 分别代表AWGN信道中对数似然比的均值和方差;

函数的表达式为,

由于分析得, 在大于0的时候是一个单调递减的函数,而且 将简化为,

在通过式(1.5)和式(1.6)的递归运算后,得到目标信道对数似然比的均值 之后再根据式(1.8)的积分运算就可以获得各个极化信道 的可靠性度量Pe(Ai)。

5.根据权利要求1所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述步骤106具体为:采用可靠性参数辅助的凿孔算法已得序列的可靠性参数任意比特信道的可靠度si唯一对应码字中相应位置上的编码比特xi,i=1,2,…,N,对 按照从小到大的方式排序,所得序列 即为极化码比特信道可靠度排序的索引号,使得 引入交织寄存器将可靠性参数存入;将 按照首尾交错的方式排列,即容量值最大者放在首位,最小者放在第二位,次大者放于第三位……依次下去,完成比特信道可靠性参数的位置交替得到交织后的目标序列 针对第一次交织的序列,根据极化过程中最小极化运算单元的输出判断其相关性,将相关性最强的两个符号放置在符号序列中较远的位置,得到二次交织的序列

6.根据权利要求1所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述步骤108接收端接收经过无线信道传输的调制信号并进行解速率匹配得到编码序列,记作y,具体包括:在两比特极化单元的译码结构中,对于y1被凿孔的情况,u1和u2的对数似然比LLR可直接通过LLR(u1)=LLR(y1)和LLR(u2)=LLR(y2)得到。

7.根据权利要求6所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,所述步骤109具体包括:对于生成矩阵 根据凿孔位选择方法,在编码比特端按照索引由小到大的顺序进行凿孔,Fj,k和Gj,k分别代表第j层译码结构的第k个箱运算符及和运算符,这样一组具有相同输入LLR值的Fj,k和Gj,k计算模块组成一个计算单元。

8.根据权利要求6所述的一种可靠性参数辅助的低复杂度极化码速率匹配方法,其特征在于,译码器优化的准则如下:对于第i个凿孔位置ui,i=1,2,…,M,令(bn,bn‑1,…,b1)表示该位置的二进制形式,则对应任意一位bk=0,相应地可以省略掉译码结构中第j层的部分计算单元,即这些省略的计算单元可直接通过寄存器代替,译码部分首先通过对合成信道的分离得到各子信道的转移概率,由于SCL译码算法中保留了多条译码路径,在不断更新路径存储时以及最后对译码进行判决输出时,需要一个参数对每条路径的性能进行度量和评估,因此定义了一个参数 表示译码至第i个位置时第l条扩展路径的 的路径度量,其定义式为其中, 为当前位置的极化信道对数似然比, 为编码后的输出序列;分析可得转移概率愈大,其对应路径的度量值愈小,因此选择路径度量值最小的L条候选路径;将译码结束的候选序列进行CRC校验,若校验结果通过则保留并输出该序列,否则重新再次进行译码。