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      一種基于概率計(jì)算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法

      文檔序號(hào):7809835閱讀:356來(lái)源:國(guó)知局
      一種基于概率計(jì)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(jì)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(duì)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(duì)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(jì)算的思想運(yùn)用到極化碼譯碼器的設(shè)計(jì)中,能夠降低極化碼譯碼器的處理時(shí)延,并較大地提高極化碼譯碼器的總體吞吐率。同時(shí),本發(fā)明操作簡(jiǎn)單,通用性好,具有較好的實(shí)用化前景。
      【專利說(shuō)明】一種基于概率計(jì)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(jì)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(duì)N = 2n個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制輸入信道(或先后N次反復(fù)使用同一個(gè)信道,即一個(gè)信道的N個(gè)可用時(shí)隙),再利用信道極化的基本單元對(duì)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(duì)兩個(gè)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(hào)的集合,對(duì)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(hào)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(gè)輸入比特通過(guò)一個(gè)模二加法器輸出得到X1,同時(shí)將U2直接賦值給X2,也即X1 = U1 ? U2, X2 = U2,式中Θ為模二加運(yùn)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(gè)信道的輸出(71和71)看,原本獨(dú)立的兩個(gè)未經(jīng)極化的信道W被合并成一個(gè)兩輸入兩輸出的向量信道W2: X2 — y2,其中,;T2 = Z ? Z,運(yùn)算?為笛卡爾積。該向量信道包含兩個(gè)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(gè)子信道即是兩個(gè)極化信道。經(jīng)過(guò)該單步極化過(guò)程,從信道容量上看

      【權(quán)利要求】
      1.一種基于概率計(jì)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(duì)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(duì)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(jì)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(duì)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(gè)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(diǎn)小數(shù),并將所述定點(diǎn)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(jì)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(duì)所述雙極性概率序列進(jìn)行迭代,在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較所述雙極性概率序列所對(duì)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(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)出校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)輸入的雙極性概率序列中的I的個(gè)數(shù),并根據(jù)比較I的個(gè)數(shù)來(lái)確定輸出值; 變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)所述已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)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(jì)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(duì)低比特概率序列進(jìn)行迭代,在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較低比特概率序列所對(duì)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(yàn)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)輸入的低比特概率序列所有位上對(duì)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(gè)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(duì)于變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)所述已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)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(jì)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(duì)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(shí)候,截去所述低比特概率序列的后半部分,在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較低比特概率序列所對(duì)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(yàn)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)輸入的低比特概率序列所有位上對(duì)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(gè)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(duì)于變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)所求出的軟信息值做縮放操作。
      6.一種基于概率計(jì)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(duì)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(duì)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(jì)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(duì)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(gè)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(diǎn)小數(shù),并將所述定點(diǎn)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(jì)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(duì)雙極性概率序列進(jìn)行迭代,在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較所述雙極性概率序列所對(duì)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(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)出校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)輸入的雙極性概率序列中I的個(gè)數(shù),并根據(jù)比較I的個(gè)數(shù)來(lái)確定輸出值; 對(duì)于變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)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(jì)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(duì)低比特概率序列進(jìn)行迭代,在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較低比特概率序列所對(duì)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(yàn)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)輸入的低比特概率序列所有位上對(duì)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(gè)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(duì)于變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)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(jì)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(duì)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(shí)候,截去所述低比特概率序列的后半部分,并且在迭代過(guò)程中有兩種不同的節(jié)點(diǎn):校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn),其中: 對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:倆倆比較低比特概率序列所對(duì)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(yàn)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)輸入的低比特概率序列所有位上對(duì)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(gè)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(duì)于變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算:根據(jù)已有判決結(jié)果確定對(duì)兩個(gè)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(guò)概率序列所能表達(dá)的范 圍,每一次變量節(jié)點(diǎn)處理完加減操作之后,都對(duì)所求出的軟信息值做縮放操作。
      【文檔編號(hào)】H04L1/00GK104079382SQ201410360054
      【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京郵電大學(xué)
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