一种简化的SC译码算法

一种简化的sc译码算法
技术领域
1.本发明涉及一种sc译码算法，属于译码技术领域。


背景技术：

2.作为第一个被证明能达到香农限的编码方案，polar自提出以来就受到了学术界和工业界的广泛关注。在第五代移动通信中也被确定为embb场景下控制信道的编码方案。并且polar码的构造相对简单，且以蝶形结构为基础的迭代过程结构良好，时延相对更低，更便于硬件实现；然而，在现有的polar译码中仍然存在一定的问题；首先，sc译码算法步骤冗余，sc译码算法是串行相消的逐比特译码算法，在译码的过程中先进行初始化，之后进行蝶形结构进行逐层节点更新和部分和更新进行译码，最后再通过得到的对数似然值进行译码判决。在蝶形结构最后一个阶段的更新过程中，可以同时进行f节点和g节点的运算，进一步减少译码周期，从而达到优化冗余的效果；其次，polar的译码的相关实现装置较少；基于fpga的硬件实现能很大程度的polar码的工程应用价值。因为相应模块的设计，即使译码方法相同，硬件实现后也可能表现出来不同的效果，加上polar码的译码方法众多，最终所表现出来的效果参差不齐。基于sc译码算法进行判决改进以及硬件实现，在消耗硬件资源以及最高频率上有一定的优势，可以进一步扩展polar码的应用。


技术实现要素：

3.本发明为解决sc译码算法步骤冗余和polar的译码的相关实现装置较少的问题，进而提出一种简化的sc译码算法。
4.本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤如下：
5.步骤一、确定判决输入和信息比特合集a以及冻结比特合集ac；
6.其中和是蝶形运算n-1阶段两个节点c和d的对数似然值；集合a表示的是信息比特集合，即要传输的信息比特，ac表示冻结比特集合，与信息比特集合相反，代表相应序号的子信道传输的比特是固定值，一般都取0且对于收发双方是已知的；
7.步骤二、判断是否满足和都是冻结比特；
8.步骤三、判断是否满足和都不是冻结比特；
9.步骤四、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；
10.步骤五、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；
11.步骤六、输出译码结果和并重复sc译码的迭代过程。
12.进一步的，步骤二中判断是否满足和都是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
13.如果满足，计算的取值大小。然后针对四个值的大小进行比较：
14.如果最大值是则译码结果为和
15.如果最大值是0，则译码结果为和
16.如果最大值是则译码结果为和
17.如果最大值是则译码结果为和
18.进一步的，步骤三中判断是否满足和都不是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于冻结比特合集ac，如果不满足，进行下一步；如果满足，直接进行译码判决，判决结果为和
19.进一步的，步骤四中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i-1包含于冻结比特合集ac且序号2i包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
20.如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为
21.计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相反，则判决
22.进一步的，步骤五中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i包含于冻结比特合集ac且序号2i-1包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
23.如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为
24.计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相反，则判决
25.本发明的有益效果是：本发明基于polar的sc译码进行了迭代过程的简化，主要体现在蝶形结构运算过程中最后一个阶段的简化运算，在简化的过程中，采用上下节点同时计算的方式，没有引入过多的实现复杂度，在误码率性能基本保持一致的情况下，能够减少polar码的sc译码的译码周期，降低时延，更贴合现如今通信系统的高可靠和低时延特性。并且本发明进行了基于简化后sc译码算法的硬件实现，说明该简化算法的可实现性，且具体的硬件实现验证了在最高频率和资源利用率上的优势，可以提升polar码在工业界应用能力，使其具有更大的竞争力和更广的适用范围，是具有现实意义和实际应用价值的。
附图说明
26.图1是vivado仿真结果示意图；
27.图2是本发明的部分和更新仿真结果示意图；
28.图3是fpga上板验证示意图；
29.图4是fpga资源消耗示意图。
具体实施方式
30.具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种简化的sc译码算法是通过如下步骤实现的：
31.步骤一、确定判决输入和信息比特合集a以及冻结比特合集ac；
32.其中和是蝶形运算n-1阶段两个节点c和d的对数似然值；集合a表示的是信息比特集合，即要传输的信息比特，ac表示冻结比特集合，与信息比特集合相反，代表相应序号的子信道传输的比特是固定值，一般都取0且对于收发双方是已知的；
33.步骤二、判断是否满足和都是冻结比特；
34.步骤三、判断是否满足和都不是冻结比特；
35.步骤四、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；
36.步骤五、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；
37.步骤六、输出译码结果和并重复sc译码的迭代过程。
38.本实施方式中针对实际长度为n的polar码，n需要是2的幂次，即满足n＝2n，其译码过程总共有n阶段；对于sc译码算法的改进体现在蝶形结构运算的最后一个阶段；假设此时鲽形结构最后一个阶段对应的比特序号为2i-1和2i。
39.具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种简化的sc译码算法的步骤二中判断是否满足和都是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
40.如果满足，计算的取值大小。然后针对四个值的大小进行比较：
41.如果最大值是则译码结果为和
42.如果最大值是0，则译码结果为和
43.如果最大值是则译码结果为和
44.如果最大值是则译码结果为和
45.具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种简化的sc译码算法的步骤三中判断是否满足和都不是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于冻结比特合集ac，如果不满足，进行下一步；如果满足，直接进行译码判决，判决结果为和
46.具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种简化的sc译码算法的步骤四中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i-1包含于冻结比特合集ac且序号2i包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
47.如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为
48.计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相反，则判决
49.具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种简化的sc译码算法的步骤五中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i包含于冻结比特合集ac且序号2i-1包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；
50.如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为
51.计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相
反，则判决
52.实施例
53.针对码长n＝1024的polar的简化sc译码，假设在某次译码时，最后达到一个阶段的对数似然值输入为和对应的译码比特为u1和u2，假设u1是冻结比特；
54.因为u1是冻结比特，最后判决的输出为：u1＝0；
55.对于u2而言，由于所以判决结果为u2＝0；
56.最后判决输出为u1＝0以及u2＝0。
57.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种简化的sc译码算法，其特征在于：所述一种简化的sc译码算法是通过如下步骤实现的：步骤一、确定判决输入和信息比特合集a以及冻结比特合集a
c
；其中和是蝶形运算n-1阶段两个节点c和d的对数似然值；集合a表示的是信息比特集合，即要传输的信息比特，a
c
表示冻结比特集合，与信息比特集合相反，代表相应序号的子信道传输的比特是固定值，一般都取0且对于收发双方是已知的；步骤二、判断是否满足和都是冻结比特；步骤三、判断是否满足和都不是冻结比特；步骤四、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；步骤五、判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特；步骤六、输出译码结果和并重复sc译码的迭代过程。2.根据权利要求1所述的一种简化的sc译码算法，其特征在于：步骤二中判断是否满足和都是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；如果满足，计算的取值大小。然后针对四个值的大小进行比较：如果最大值是则译码结果为和如果最大值是0，则译码结果为和如果最大值是则译码结果为和如果最大值是则译码结果为和3.根据权利要求1所述的一种简化的sc译码算法，其特征在于：步骤三中判断是否满足和都不是冻结比特，即判断是否序号2i-1和2i都包含于冻结比特合集a
c
，如果不满足，进行下一步；如果满足，直接进行译码判决，判决结果为和4.根据权利要求1所述的一种简化的sc译码算法，其特征在于：步骤四中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i-1包含于冻结比特合集a
c
且序号2i包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相反，则判决5.根据权利要求1所述的一种简化的sc译码算法，其特征在于：步骤五中判断是否满足是冻结比特，不是冻结比特，即判断是否序号2i包含于冻结比特合集a
c
且序号2i-1包含于信息比特合集a，如果不满足，进行下一步；如果满足，先进行比特的译码判决，判决结果为计算的取值大小，如果大于等于0，则译码判决相反，则判决

技术总结
一种简化的SC译码算法，它涉及一种SC译码算法。本发明为了解决SC译码算法步骤冗余和Polar的译码的相关实现装置较少的问题。本发明的步骤为：步骤一、确定判决输入和信息比特合集A以及冻结比特合集A


技术研发人员：柴源 吴宜航 韩帅 苏欣 张建辉 孟森
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/5