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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，属于通信技术领域；首先，采用信源码字级联CRC后，进行SC译码，然后对译码码字做CRC校验；如果通过校验，则List不用预测，译码正确；否则，计算SC译码器输出端的冻结比特子中的错误比特对应的LLR值并求和，同时计算List的上限；并比较List的预测值和上限的大小，确定初步预测值，然后指派SCL译码器进行译码和CRC校验，校验失败后启用迭代法修正LLR的和值，并重新计算List预测值。本发明依据List预测值指派对应的SCL+CRC译码器；一方面接收到待译码码字，动态地指派SCL+CRC译码器，使译码器的纠错能力充分匹配接收到的待译码码字，另一方面使平均译码复杂度降低；并且在译码中不需要设定最大List值。

主权项：1.一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、针对某个待编码的polar码码字，将信息集比特和冻结集比特组成未编码码字向量为U；信息集比特是指在信道集合A的信源比特及CRC校验比特；冻结集比特是指在信道集合Ac的全0比特；U＝{u1,u2,...,ui,...,uN}；N为该码字的码长，也就是码字中的比特数量；N为自然数；ui是第i个未编码比特；步骤二、将当前向量U输入polar码编码器，输出比特向量X；X＝{x1,x2,...xi,...xN}；xi是polar码编码器输出的第i个比特，{i|0＜i≤N}；步骤三、将编码器输出的向量X中的每个比特，分别经过信道模型传输，得到SC译码器接收的比特向量Y；Y＝{y1,y2,...yi,...yN}；yi是SC译码器接收的第i个比特；步骤四、将向量Y输入SC译码器，得到译码判决比特向量 表示第i个译码后的判决比特；步骤五、将向量通过CRC校验，并判断是否校验成功，如果是，则译码成功，不用计算List预测值；否则需要List做预测，进入步骤六；译码成功后，译码判决中的比特组成的码字为最终译码码字；步骤六、在SC译码器输出端，收集集合Ac中的错误比特，计算错误比特对应的LLR值并求和；错误比特是指SC译码器输出的译码判决比特是集合Ac里的比特；针对第i个错误比特的LLR值为计算如下： 其中是第i个译码比特判决0或1的概率；表示从第1个译码后的判决比特到第i-1个译码后的判决比特表示从译码器接收到的第一个比特值y1到第i个比特值yi；的结果是第i个错误比特判决为0的概率似然比的对数，表示概率似然比的对数与有关；然后，把集合Ac中，所有的SC译码错误比特对应的LLR值求和为步骤七、利用错误比特的LLR和值，计算List的预测值List的预测值计算公式如下： L∞为理想最大值，λ为L∞的补偿常数，α为List映射判决门限；δ2是大量码字统计样本的方差；步骤八、计算List预测值的上界，并判断List预测值是否大于上界，如果是，List预测值需要收缩，进入步骤十，否则，进入步骤九；List预测值的上界为：步骤九、对List的预测值取整后，选择SCL译码器，译码后的备选码字输入CRC校验；如果存在通过校验的译码码字，则List预测值正确，同时获得正确译码；否则，进入步骤十；步骤十、对错误比特的LLR和值进行迭代；迭代公式如： 其中κ为迭代次数；τκ代表第κ次迭代过程中计算步骤七的概率扩大或缩小的因子，步骤十一、利用迭代后的修正值重新计算List的预测值并取整后，指派对应List大小的SCL译码器，在译码后的备选码字输入CRC校验，如果存在通过校验的码字，则List预测值正确，迭代结束，同时译码正确；否则，返回步骤八；步骤十二、按设定的迭代次数内List预测后，译码后的备选码字仍没有通过CRC校验的码字，那么List预测值失败；译码结果按照最大似然比概率准则输出最终的译码码字；所述的步骤九和步骤十一中，对List的预测值取整的具体公式如下： List的预测值取整为

全文数据：一种计算POIar码SGL+GRG译码的LiSt预测值的方法技术领域[0001]本发明属于通信技术领域，具体涉及一种计算polar码SCL+CRCsuccessivecancellationList+cyclicredundancycheck译码的List预测值的方法。背景技术[0002]2009年Arikan提出了polar码信道编码理论，并且第一次证明了polar码能够在理论上达到信道容量的纠错编码方案，具有较低的编译码复杂度，灵活简便，极其容易操作。2016年11月14日至18日期间，在美国Reno召开的3GPPRANl#87会议上，Polar码信道编码方案被3GPP采纳为5G-eMBB场景下控制信道标准方案。[0003]本领域内公知，polar码的SCL+CRC译码是在List大小L设定后进行的；L的大小决定译码过程中路径选取的多少。当SCL+CRC译码结束后，依据最大似然概率准则，从L个译码码字里选取正确的译码码字；参考文献[1]:“在2011年5月份的国际信息论大会上，泰勒和瓦雷提出polar码的路径扩展和修剪译码算法”记载，SCL+CRC译码过程如下:如图1所示，首先设定List大小为4,从第一个信息比特开始，采用SC译码算法依次译码得到0或1;分别记录0或1的概率;假设0和1都对，再次分别进行SC译码，分别算出0和1比特往下的两个比特，并记录概率;继续往下进行译码，持续到最后一个信息比特，等到分支达到一定数量时候，比如8个分支，选取4条概率最大的备选路径节点作为分支，最终译码结束4条路径为4个备选码字，保留下来的每个分支成为一个List。[0004]当译码结束后，采用CRC校验法选取和原始信息比特完全一致的译码码字，当不存在通过CRC校验的路径，采用最大似然准则选取译码码字。[0005]在SCL+CRC译码过程中，如果List的大小提前预知，那么指派译码器的能力和接收到的码字才能匹配。发明内容[0006]本发明提出了一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，提高了List值的估计精度，同时降低polar码SCL+CRC的译码复杂度和缩短译码时延。[0007]具体步骤如下：[0008]步骤一、针对某个待编码polar码码字，将信息集比特和冻结集比特组成未编码码字向量为U;[0009]信息集比特是指在信道集合A的信源比特及CRC校验比特;冻结集比特是指在信道集合Ae的全0比特；[0010]U=Iu1，U2,...，Ui，...，uN};N为该码字的码长，也就是码字中的比特数量;N为自然数；[0011]步骤二、将当前向量U输入POIar码编码器，输出比特向量X;[0012]X={χι，χ2,··.Xi,···χΝ};Xi是polar码编码器输出的第i个比特，{i|〇通过CRC校验，并判断是否校验成功，如果是，则译码成功，不用计算List预测值;否则需要List做预测，进入步骤六；[0019]译码成功后，译码判决中的比特组成的码字为最终译码码字。[0020]步骤六、在SC译码器输出端，收集集合Ae中的错误比特，计算错误比特对应的LLR值并求和；[0021]错误比特是指SC译码器输出的译码判决比特4在集合#里，也就是4的比特；[0022]针对第i个错误比特的LLR值为名泛计算如下：[0024]其中¾0是第i个译码比特判决0或1的概率；设―1表示从第1个译码后的判决比特A到第i-Ι个译码后的判决比特表示从译码器接收到的第一个比特值yi到第i个比特值的结果是第i个错误比特判决为〇的概率似然比的对数，表示概率似然比的对数与#、有关；[0025]然后，把集合六^中，所有的SC译码错误比特对应的LLR值求和为[0026]步骤七、利用错误比特的LLR和值，计算List的预测值Z;[0027]List的预测值£计算公式如下：[0029]U为理想最大值，λ为U的补偿常数，α为List映射判决门限；δ2是大量码字统计样Λ的方差。[0030]步骤八、计算LiSt预测值的上界，并判断LiSt预测值是否大于上界，如果是，LiSt预测值需要收缩，进入步骤十，否则，进入步骤九；[0031]List预测值的上界爻[0032]步骤九、对List的预测值£取整后，选择SCL译码器，译码后的备选码字输入CRC校验;如果存在通过校验的译码码字，则List预测值正确，同时获得正确译码;否则，进入步骤十；[0033]将List的预测值Z整数化，公式如Ί，则得到预测倡[0034]步骤十、对错误比特的LLI^Pfi进行迭代；[0035]迭代公式如：[0037]其中κ为迭代次数。[0038]当List预测值大于上界时，将当前错误比特的LLR和值减ί，作为下一次错误比特的LLR和值；[0039]当List预测值指派给SCL译码器译码结束后，所有的备选译码码字没有通过CRC校验，则需要扩大List初步预测值，将当前错误比特的LLR和值加_，作为下一次错误比特的LLR和值；[0040];其中τκ代表第K次迭代过程中计算步骤七的概率扩大或缩小的因子[0041]步骤十一、利月δ代后的修正值重新计算List的预测值并取整后，指派对应List大小的SCL译码器，在译码后的备选码字输入CRC校验，如果存在通过校验的码字，则List预测值正确，迭代结束，同时译码正确;否则，返回步骤八；[0042]将List的预测值£整数化，公式如下I则得到预测值[0043]步骤十二、按设定的迭代次数内List预测后，译码后的备选码字仍没有通过CRC校验的码字，那么List预测值失败;译码结果按照最大似然比概率准则输出最终的译码码字。[0044]本发明的优点和效果在于：[0045]1、本发明一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，用在List指派SC-List+CRC译码算法里，可以大幅度的减少译码复杂度。[0046]2、本发明一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，可以免去遍历性逐一试出，从而降低polar码的SCL+CRC的译码复杂度。[0047]3、本发明一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，当接收到码字后，动态指派List赋值给SCL+CRC译码器，使译码器的纠错能力充分匹配接收到的码字。附图说明[0048]图1是本发明采用的文献中的SCL译码过程形成List的结构图。[0049]图2是本发明利用List预测值指派SCL+CRC译码算法原理图；[0050]图3是本发明一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的原理图；[0051]图4是本发明一种计算poIar码SCL+CRC译码的List预测值的方法流程图。具体实施例[0052]下面结合附图对本发明的具体实施方法进行详细说明。[0053]本发明是一种计算List的预测值指派polar码SCL+CRC译码器的方法，通过polar码的冻结集信息在SC译码器端口的复用技术实现;采用polar码的冻结集在SC译码器输出端的对数似然比LLR的和值来对List大小作预测。如图2所示，采用polar码编码器级联CRC校验，对某个码字，首先采用SC译码，将输出的译码进行CRC校验;如果校验通过，check=0，选择译码码字进行输出，不需要做List预测；否则，check辛0,需要做List预测，依据冻结比特对应的LLR值，预测SCL+CRC译码器的不同List预测值，依据List预测值指派对应的SCL+CRC译码器。[0054]如图3和图4所示，具体步骤如下：[0055]步骤一、针对某个待编码polar码码字，将信息集比特和冻结集比特组成未编码码字向量为U;[0056]其中信源比特及CRC校验比特对应的信道集合A叫信息集和全0比特对应的信道集合八^叫冻结集，这两个集合里的比特分别叫信息比特和冻结比特；[0057]U={m，u2,...，m，...，uN};N为该码字的码长，也就是码字中的比特数量;N为自然数；[0058]步骤二、将当前向量U输入poIar码编码器，输出比特向量X;[0059];xi是编码器输出的第i个比特，U|〇2时候的所有List的期望，因为£=2的list期望组成了_._的译码正确期望值和译码不正确的期望值。[0093]那么下式成立，[0099]其中，兔4为错误译码的码字，UA为正确译码的码字；ρ·为概率运算，由此求出List估计值上界。e表示科学数字e〜2.71828，[_.」表示向下取整数运算，L。表示恰好指派的SCL+CRC译码器译码并且译码成功的List，2m表示在L。大小的List基础上扩大21咅，其中[0100]步骤九、对List的预测值I取整后，选择SCL译码器，译码后的备选码字输入CRC校验;如果存在通过校验的译码码字，则List预测值正确，同时获得正确译码;否则，进入步骤十；[0101]本发明的初步预测的映射i：的取整方法，当迭代满足概率条件门限停止时候的的取整方法为：；或者采月种在译码过程中，按照以2为底的指数取整是本发明的一个特征。[0102]步骤十、对错误比特的LLR和彳：I进行迭代；[0103]迭代公式如：[0105]其中κ为迭代次数。[0106]'为LLR弥补或惩罚对数似然比函数;其中τκ代表第K次迭代过程中计算步骤七的概率扩大或缩小的因子Z为门限迭代;再次校验不通过，继续迭代或根据极大似然准则选取译码码字。[0107]当List预测值大于上界时，将当前错误比特的LLR和值减ΐ作为下一次错误比特的LLR和值。[0108]SCL+CRC里的List预测存在偏大的情况；如果初步预测List值超过规定的上界，那么需要缩小List初步预测值；因为在正态分布里N〜（0,δ2，[0109]如果设定门限τ=1，2,3,那么可以得到不同的概率门限；按照如下迭代方法[0111]其中K为迭代次数。[0112]为LLR，因此AU尔补了的过大。为门限迭代。[0113]如果初步预测list值指派的SCL+CRC译码器没有译码成功，那么说明List预测值需要增大;将当前LLI^Py作为下一次错误比特的LLR和值;这个时候公式E需要取加号，S丨5这样对数似然KMk4弥补71的映射过小的不足。[0114]步骤十一、利用迭代jf的修正值经过步骤七，计算List的预测值Z并取整后，指派对应List大小的SCL译码器，在译码后的备选码字输入CRC校验，如果存在通过校验的码字，则List预测值正确，迭代结束，同时译码正确;否则，返回步骤八；[0115]将List的预测值ΐ整数化，公式如下·则得到预测值[0116]步骤十二、按设定的迭代次数内List预测值扩大或缩小后，译码后的所有的备选码字均没有通过CRC校验的码字，那么List预测值失败，按照极大似然概率准则选择最终的译码码字。[0117]本发明在译码过程预测List的值，同时List预测值促进译码的过程，节约了时间；通过译码的过程中预测List的值，降低平均译码复杂度，减小延时;并且在译码中不需要设定最大List值。

权利要求：I.一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、针对某个待编码polar码码字，将信息集比特和冻结集比特组成未编码码字向量为U;信息集比特是指在信道集合A的信源比特及CRC校验比特;冻结集比特是指在信道集合Ae的全0比特；U={m，u2,...，m，...，uN};N为该码字的码长，也就是码字中的比特数量;N为自然数；步骤二、将当前向量U输入PoIar码编码器，输出比特向量X;X={χι，Χ2,··.Xi,···χν};xi是polar码编码器输出的第i个比特，UI0iN};步骤三、将编码器输出的向量X中的每个比特，分别经过信道模型传输，得到SC译码器接收的比特向量Y;Y={yi，y2,...yi,...yd;yi是SC译码器接收的第i个比特；步骤四、将向量Y输入SC译码器，得到译码判决比特向量;表示第i个译码后的判决比特；步骤五、将向量#通过CRC校验，并判断是否校验成功，如果是，则译码成功，不用计算List预测值;否则需要List做预测，进入步骤六；译码成功后，译码判决泛中的比特组成的码字为最终译码码字；步骤六、在SC译码器输出端，收集集合Ae中的错误比特，计算错误比特对应的LLR值并求和；错误比特是指SC译码器输出的译码判决比特岛#%是集合Ae里4.#.0的比特；针对第i个错误比特的LLR值为為卩，计算如下：其中时是第i个译码比特判决〇或1的概率;iT表示从第1个译码后的判决比特％到第i-Ι个译码后的判决比特表示从译码器接收到的第一个比特值71到第i个比特值y1;If的结果是第i个错误比特判决为〇的概率似然比的对数，表示概率似然比的对数与jf、沒1有关；然后，把集合六^中，所有的SC译码错误比特对应的LLR值求和为步骤七、利用错误比特的LLR和值，计算List的预测值£;List的预测值尤计算公式如下：L~为理想最大值，λ为的补偿常数，α为List映射判决门限；δ2是大量码字统计样本1的方差；步骤八、计算List预测值的上界，并判断List预测值是否大于上界，如果是，List预测值需要收缩，进入步骤十，否则，进入步骤九；List预测值的上界为步骤九、对List的预测值ΐ取整后，选择SCL译码器，译码后的备选码字输入CRC校验;如果存在通过校验的译码码字，则List预测值正确，同时获得正确译码;否则，进入步骤十；步骤十、对错误比特的LLR和值进行迭代；迭代公式如：其中κ为迭代次数τκ代表第κ次迭代过程中计算步骤七的概率扩大或缩小的因子：步骤十一、利用迭代ϋ的修正值重新计算List的预测值£并取整后，指派对应List大小的SCL译码器，在译码后的备选码字输入CRC校验，如果存在通过校验的码字，则List预测值正确，迭代结束，同时译码正确;否则，返回步骤八；步骤十二、按设定的迭代次数内List预测后，译码后的备选码字仍没有通过CRC校验的码字，那么List预测值失败;译码结果按照最大似然比概率准则输出最终的译码码字。2.如权利要求1所述的一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，其特征在于，所述的步骤三中的信道模型为:yi=hiXi+m;m是第i个比特的高斯白噪声，系数Iu取值不同，表示不同的信道模型，包括高斯信道模型或瑞利信道模型。3.如权利要求1所述的一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，其特征在于，所述的步骤九和步骤十一中，对List的预测值£取整的具体公式如下：预测值H4.如权利要求1所述的一种计算polar码SCL+CRC译码的List预测值的方法，其特征在于，所述的步骤十具体为：当List预测值大于上界时，将当前错误比特的LLR和值减去，.作为下一次错误比特的LLR和值；当List预测值指派给SCL译码器译码结束后，所有的备选译码码字没有通过CRC校验，则需要扩大List初步预测值，将当前错误比特的LLR和值加上ΔΙκ4.，作为下一次错误比特的LLR和值。

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