基于分段crc校验的极化解码方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及解码方法，尤其设及一种基于分段CRC校验的极化解码方法，属于无 线通信信道编码技术领域。
【背景技术】
[0002] 上世纪80年代W来，通信技术的飞速进步使人类社会迈入信息时代。无线移动通 信技术的不断发展为全球信息化进程提供了强大动力。无线蜂窝移动通信历经：第一代模 拟通信技术、第二代数字通信技术、第S代CDMA宽带通信技术，目前已步入4G系统的产业 化和商用化阶段。在4G技术推向产业化和商用化的同时，4G之后的移动通信进入议事日 程，无线移动通信演进发展面临全新挑战。随着智能终端的普及应用、W及移动新业务需求 的持续增长，无线传输速率需求将在未来10年呈指数增长。据主要运营商和权威咨询机构 预测：至2020年，无线通信的传输速率需求将是目前在营系统的1000倍。现有4G技术将仍 然难W满足十年后超高传输速率移动互联无线通信需求，在频谱资源日趋紧缺的情况下， 需要引入变革性的新技术。世界各国在推动4G产业化工作的同时，已开始着眼于第五代无 线移动通信技术巧G)的研究，力求使无线移动通信系统性能和产业规模产生新的飞跃。
[0003] 众所周知，业务流量10年提升1000倍是5G无线移动通信技术与产业发展的内在 基本需求。运一核屯、需求派生出：连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠、终端大连接、 设备低功耗等五个具有挑战性的指标需求。从而也对5G无线移动通信技术对相应的信道 编码实现提出了前所未有的高要求与新挑战。在5G移动通信的全新应用场景下，极化码已 经取代化rbo码和LDPC码等成为下一代信道编码的优秀候选者。研究适用于5G移动通信 系统的高效极化码编码器和译码器具有极强的理论意义与应用价值。
[0004] 极化码（PolarCodes)是2009年由E.Ar化an提出的一种被严格证明可W达到信 道容量的构造性的信道编码方法。极化码通过信道分离和信道极化的操作使信道产生极化 效果，即部分信道（称之为信息位）的信道容量达到接近1的值，同时部分信道（称之为冻 结位）的信道容量达到接近0的值。而极化码的基本思想就是使信道仅在信息位上传输， 而放弃掉冻结位。 阳0化]列表连续消除极化解码（SCL)算法是串行抵消（或译为连续消除）译码算法的一 种改进算法，其可W同时捜索多条路径，运里的最大的捜索路径的数量就是所谓的列表长 度Ldistsize)。在码树的第i层，从正在捜索的长度为（i-1)的路径中，扩展出2礼条路 径，计算运些路径的似然比率，S化解码器选择前L条最优的路径保留下来。优点在于，运 样相比于串行抵消算法，最优的路径就更容易被找到。但缺点是，随着列表长度的增加，需 要的复杂度按指数级增加，同时解码性能仍然有提高的空间。
[0006] 为了改善现有极化码译码方法的抗噪性，有研究者提出利用循环冗余校验 (切clicRe化ndan巧化eck，简称CRC)对现有极化码解码算法进行改进，例如，一篇中国发 明专利公开了《一种循环冗余校验辅助的极化码译码方法》（公开号为CN102694625,公开 日为2012. 9. 26)，该方法的基本思想是：对极化码进行译码时，在极化码所对应的码树上， 从根节点到叶子节点、且其所对应比特估计序列的循环冗余校验值为零的所有路径中，采 用列表或堆找作为路径捜索的辅助，寻找其中可靠性度量值最大的一条路径，并输出该路 径对应的比特估计序列作为译码结果。该方法有效提升了解码的性能，但是对于解码复杂 度并没有明显改善。如何进一步减小极化解码的复杂度仍是急需解决的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于分段CRC校验 的极化解码方法，利用分段循环冗余校验对现有列表连续消除极化解码算法进行改进，从 而有效降低极化解码的时间复杂度。
[0008] 本发明具体采用W下技术方案解决上述技术问题：
[0009] 基于分段CRC校验的极化解码方法，利用列表连续消除算法对极化编码序列所对 应的码树进行最优路径的捜索，从而得到解码结果；
[0010] 所述极化编码序列利用W下方法得到：将原始信息序列划分为M段并对每个原始 信息序列段分别进行循环冗余校验CRC编码，得到各原始信息序列段的CRC编码段；然后将 各原始信息序列段的CRC编码段按照各原始信息序列段在原始信息序列中的次序进行合 并，得到原始信息序列的分段CRC编码序列；最后对原始信息序列的分段CRC编码序列进行 极化编码，得到码长为N的极化编码序列；M为大于1的自然数；
[0011] 在对码树进行捜索的过程中，每当新增路径长度达到第i个原始信息序列段的CRC编码段的长度时，i= 1，2,…，M，对当前各路径的新增路径部分分别进行CRC校验，并 保留通过CRC校验的路径作为候选路径，继续进行下一层的路径捜索；如果都未通过CRC校 验，则停止捜索，宣告解码失败；当路径长度达到N时，从通过CRC校验的路径中选择似然比 率最大的路径作为最优路径，最优路径所对应的数据序列去除其中的CRC校验码后，即为 最终的解码结果。
[0012] 进一步地，在每一轮的CRC校验过程中，如通过CRC校验的路径数目大于列表连续 消除算法的列表宽度以则从通过CRC校验的路径中选择似然比率较大的L条路径作为候选 路径。
[0013] 为了便于算法实现W及模块复用，优选地，所述M个原始信息序列段的长度相等。
[0014] 相比现有技术，本发明具有W下有益效果：
[0015] 本发明通过将分段循环冗余校验与列表连续消除极化解码方法相结合，可有效降 低极化解码的时间复杂度，尤其在低信噪比区域，显著的降低了解码的时间复杂度。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明解码方法的原理示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0018] 针对现有循环冗余校验辅助的极化码译码方法所存在的解码时间复杂度较高的 问题，本发明的思路是采用分段循环冗余校验与列表连续消除极化解码方法相结合，W降 低极化解码的时间复杂度。具体而言，本发明的解码方法具体如下：
[0019] 利用列表连续消除算法对极化编码序列所对应的码树进行最优路径的捜索，从而 得到解码结果；所述极化编码序列利用W下方法得到：将原始信息序列划分为M段并对每 个原始信息序列段分别进行循环冗余校验CRC编码，得到各原始信息序列段的CRC编码段； 然后将各原始信息序列段的CRC编码段按照各原始信息序列段在原始信息序列中的次序 进行合并，得到原始信息序列的分段
[0020] CRC编码序列；最后对原始信息序列的分段CRC编码序列进行极化编码，得到码长 为N的极化编码序列；M为大于1的自然数；在对码树进行捜索的过程中，每当新增路径长 度达到第i个原始信息序列段的CRC编码段的长度时，i= 1，2,…，M，对当前各路径的新 增路径部分分别进行CRC校验，并保留通过CRC校验的路径作为候选路径，继续进行下一层 的路径捜索；如果都未通过CRC校验，则停止捜索，宣告解码失败；当路径长度达到N时，从 通过CRC校验的路径中选择似然比率最大的路径作为最优路径，最优路径所对应的数据序 列去除其中的CRC校验码后，即为最终的解码结果。
[0021] 根据上述技术方案可W看出，本发明是将整个解码过程分为多个区段，在每个区 段均进行CRC校验，根据CRC校验结果判断解码失败或进行无效路径的筛除。在低信噪比 区域，如果候选路径不能通过某个循环冗余校验，那么解码过程会立即退出并宣告失败，在 运些情况下，相比于传统循环冗余校验检验达到码字序列的全长的情形，解码过程提前退 出了。因此运种方案可W减少平均列表长度，也降低了时间复杂度。也可W把本发明的分 段循环冗余校验校验列表连续消除看作为一种解码过程提前退出的机制。
[0022] 图1显示了本发明解码方法的基本原理。如图1所示，首先在编码端对原始信息序 列进行分段CRC校验