一种极化码的简化译码方法_3

文档序号:9930854阅读:来源:国知局
节点Vi + 1,1和右子节点Vi + l,r所分别传递的软信息Li + 1,i和软信息Li + 1,r为 「I .,,(々)= 々(2U)田 I ..(2 幻 , \ r , ' . v ...... , 节占 vi通过接收到 i+l层传递的辅助信息1]1+1,1和1]1+1,1,计算并向处于第卜1层的其父节点^- 1,1)传递的辅助信 「u,. t (2/c -1) = l.., ,, a)十r 诀) .,
[U.t (2k) = Ui+l r(k)
[0054]每当计算右子树的软信息对数似然比L的过程中需要左子树的辅助信息U,U的递 推方向同L是相反的。处于第n层的各变量节点^,」向上提供的辅助信息为 _/4一,#;其中為是变量节点\树应的信源比特估计值。
[0055] 值得一提的是,所述SC译码简化算法为,将SC译码树图中的节点进行分类,其中固 定值节点和信息节点对应的译码运算是冗余的,不对译码结果产生任何影响,其证明如下。
[0056] 第i层任一固定值节点Vi,f包含的第n层各变量节点对应固定值比特un,f[j],j = 1,. . .,2n〃,其中,i e 1,…,n,固定值比特在译码过程中认为是已知的 屺,/W =凡、/1/1,J = 1,. ? 、于是固定值节点Vi, f获得的软信息Li,f与固定值比特的估计 值无关,固定值节点Vi,f对应的译码运算是冗余的。
[0057] 第i层任一信息节点Vi,e包含的第n层各变量节点对应信息比特un,e[j], j = l,…,2n ,其中,id,??? ,n,对信息比特的估计过程即是对各变量节点获得的软信息Ln^j] 的判决计算。因为Vl,e子树中的译码过程不涉及已知的固定值比特,所以Ln, eU]只与Vl,e获得 的软信息1^,(5有关,即1111,(5[」]=8(1^,(5[」])=8(;^(1^, (5)),」_ = 1,~,2"1-1;其中;^为根据递推公式 得到的映射。此时只需用L1>e进行译码,而信息节点 Vl,e及其子树中各节点对应的译码运算 均是冗余的,不对译码结果产生任何影响,证毕。
[0058] 下面给出一种极化码树图中节点分类的方法极化码的信息域A = {ai,…,ad由初始信道参数和式(1)确定,对于树图第i层左数第m个的节点vim,me{l,…,
;其中ceil是向上取整函数,count是重复数计数函数,即 对集合
中值为m的项进行计数,^^七^七化^^辦为构造极化码时挑 ,则v,",是信息节点 选的K维信息比特域集合;若5= 〇 ,则v""是固定值节点,进而可以对树图每一层的节点进 其他则V""是混合节点 行分类。
[0059] 值得一提的是,根据以上非常严谨的推论和计算,对译码树图上的固定值节点和 信息节点进行剪枝处理,从而删去冗余的译码运算,达到简化译码的目的。
[0060] 因此,本例所述步骤S2中,对于树图第i层左数第m个的节点vim,me{l,…,21},通过
进庁I十算,彳寒胳个謝扮类其中(Eil是向上??ii^,count是重 复数计数函数,即对集合
中值为m的项进行计数,2=丨心…,七)c ,则v,.m是信息节点 为构造极化码时挑选的K维信息比特域集合;当邊=〇 ,则v/w是固定值节点,进而能 其他,则&是混合节点 够对树图每一层的节点进行分类。
[0061 ]本例所述步骤S4中,将接收到的信道观测软信息对数似然比L输入根节点,然后在 剪枝后的SC译码树图中依次按照访问根节点、遍历左子树和遍历右子树的顺序从根节点开 始进行递推译码运算。
[0062]本例所述步骤S4中,在遍历到第i层任一固定值节点Vi,f时,ie 1,…,n,根据公式 &/L/1 = = U" 1直接译出vi,f包含的各变量节点vn,fU]所对应的固定值比特 un,f[j],其中,j = l, ? ? ? ,2n-^并根据 R,./ _= (k,,、/[i]"h,气、计算vi,f对应的辅助 信息Ui,f并送至Vi,f的父节点,其中,Vi,f为固定值节点,un,f[j]为第i层任一固定值节点Vi,f包 含的第n层各变量节点对应的固定值比特,为固定值比特的估计值,?是极化码 2"^阶生成矩阵;在遍历到第i层任一信息节点vi^时,i e 1,…,n,对信息节点¥:1,(5获得的软 信息L i, e进行判决计算得到信息节点v i, e对应的辅助信息U i, e = g ( L i, e),使用 (<e[ip…直接对信息节点Vi, e包含的变量节点Vn, ]对应的信息 比特un,e[j]进行估计,并将辅助信息Ui,e送至信息节点vi,^^父节点,其中,u n,e[j]为第i层任 一信息节点Vl,e包含的第n层各变量节点对应的信息比特,为信息比特的估计值;在 遍历到第i层任一混合节点Vi, m时,节点Vi通过接收到i -1层传递的软信息对数似然比Li, V, 计算并向处于第i + 1层的其左子节点Vi + 1,1和右子节点Vi + l,r所分别传递的软信息Li + 1,1和 'r^ I Lt+Urm = (2k -:l)(l -mi+u(k))+ L.vm, ? 5 ,l''、1 通过接收到i+1层传递的辅助信息1]1+1,1和1]1+1, 1,计算并向处于第卜1层的其父节点^-1,1)传 递的辅助f目息Ui,v为彳 ,k二1,…,2 ,其中,田为买 丨、:A )二 C/M r (人) ' 数运算符号,?为模二和运算符号;处于第n层的任一变量节点vy向上提供的辅助信息为 L:.,.=义,./e I,…,AT;其中,每是变量节点Vn,」对应的信源比特估计值。
[0063] 下面举例说明(8,3)码的简化译码算法,如图4所示,首先建立(8,3)的译码树图, 如图4所示,并根据信息域A={6,7,8}对节点进行分类。对树图进行剪枝,图4中虚线部分是 被剪枝的路径;图4中标示了对剪枝后树图的遍历顺序,树图节点vn接收到的信道观测信 息,遍历进行到固定值节点V21,根据=_ ,_…,\ f[2?-,j )G2"-,计算V21对应的辅助信 息U21,由于(8,3,{6,7,8},(0,0,0,0,0))码的固定值比特均为0,所以1]21为0,将辅助信息1] 21 送至VII;遍历VII的右子树,进行到混合节点V22,按原始算法进行运算并继续遍历,进行到节 点V33;当运算进行到信息节点V46时,根据式R,rfl],…,= 译出所含变量 节点对应的信息比特也,并将其作为辅助信息送至V33;当运算进行到节点V34,根据式 (1冲3,…,= 译出信息比特系、知后,译码运算完成。
[0064] 复杂度分析如下:码长为N的极化码原始SC译码算法的计算复杂度为O(NlogN)。译 码过程包含了N/2 ? logN次软信息L值操作和N/2 ? logN次辅助信息U值操作。每一次L值操 作中有一次加法运算和一次〃田运算,每一次U值操作中有一次模二和运算。例如(8,3)极 化码,原始SC译码算法的运算过程包含了 12次加法运算、12次"田"运算和12次模二和运算, 而(8,3)极化码简化SC译码运算过程中,只需要进行7次加法运算、2次"田''运算、2次模2和 运算及一次"XG 2"的运算。"XGn"运算可以等效成极化码编码过程,即N/2 ? logN次模二和 运算。
[0065] 实施例2:
[0066]在实施例1的基础上,与实施例1不同的是,本例主要是通过基于树图剪枝的BP译 码简化方法,所述基于树图剪枝的BP译码简化方法也就是所述极化码的简化译码方法其 中,BP译码的建模及分析如下。
[0067]利用图1中树图模型对极化码BP译码算法进行分析。处于第i层的节点Vl,ie 1,…,n对应的译码计算为:节点Vi通过接收到i-1层传递的软信息对数似然比ai>v,计算并 向处于第i + 1层的其左子节点vi+i,i和右子节点vi+i,r传递的软信息ai+1,i和软信息a i+1,r为 fa,+uW = aM(2^-l)E(a,v(2? + /J,+u(/f)) ^ ^ ^ ^ Ku(/^(^(2/c-1)B3^1, ;(/c)) + ?i,,2/c> ^ 息0 i + 1 , 1、0 i + 1 , r,计算并向处于第i _ 1层的其父节点V i - 1 , p传递的软信息0 i , v为 |/U2 是).,'v(2 左-"田凡1./(灸))+及+1,,(幻' ' 。
[0068] 每次迭代中软信息利直的计算需要前一次迭代中得到的软信息a值代入。利直的递 推计算顺序是从信源比特逐步向信道观测进行的,在树图上,第n层的变量节点对应信源比 特而第〇层根节点对应信道观测,于是m直的递推计算过程可以认为是对树图从第n层到第0 层层序遍历的过程。从第n层到第0层层序遍历,即从第n层向上逐层从左到右遍历节点,直 到第〇层。m直的递推计算结束之后,对《值进行更新,《值的递推计算顺序与m直相反,于是传 递过程可以认为是对树图从第0层到第n层层序遍历的过程。
[0069] 运行到迭代次数上限后,对第n层每个变量节点最终得到的软信息a值进行判决, 即得到对应信源比特的估计值,完成译码,BP译码简化译码方法为:设定极化码BP译码算法 的迭代次数为t,BP译码树图中同样也将节点分为固定值节点、信息节点和混合节点三类, 于是根据式A,广^ ,和。7、/w nm /? m …,2 对于弟1 层不同可能类型节点Vi对应的殖计算可写为:当Vi是固定值节点,贝胺i,v(2k_l) =&,v(2k) = 〇〇 , k = 1,…,2n-1;当Vi是信息节点,贝肢i,v(2k-l) =0i,v(2k) =0 ,k= 1,…,2n-1;当Vi是
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