分段crc辅助的极化码编译码方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信道编码领域，尤其涉及分段循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check，CRC)辅助校验的极化码编译码方法。
【背景技术】
[0002] 极化码是Arikan Erdal于2007年提出的一种信道编码方法，在二进制离散无记 忆信道下，当码长为无限长时，极化码是现有可证明的的唯一一种能够达到信道容量的编 码方法。然而在码长为有限长时，极化码的SC译码性能要低于现有的Turbo码和LDPC码。 针对这个问题，Ido Tal提出SCL译码算法一一即通过增加存储可能存在的译码路径来提 升性能，但是这种通过增加存储可能的译码路径会浪费大量的寄存器，由于在一次完整的 译码过程中绝大多数的寄存器都不会被访问就要被释放，这就导致寄存器利用率很低，并 且在低信噪比的时候性能比较差。为了提高极化码的最小距离，Ido Tal提出使用CRC辅 助校验极化码来改善低信噪比时的性能，当使用CRC辅助SCL译码算法时，极化码的性能要 优于Turbo码和LDPC码的性能。然而在HARQ协议中通过传统的CRC辅助校验的方法，会 大大增加译码时延，其高时延根本无法满足实时通信的需求。
[0003] 针对于SCL译码算法存在的寄存器利用率较低和CRC校验时延高的问题，本发明 使用分段CRC的结构，对极化码的编译码进行改进。传统的CRC辅助校验是在接收端译码 结束后，对L条保留的路径做CRC校验；分段CRC辅助校验在接收端每次译码到分段部分的 结尾时，就对L条保留的路径做CRC校验，直到最后一层的结尾进行校验完才完成译码；这 种分段CRC辅助的方式在译码的时候就可以重复使用寄存器以达到提高寄存器利用率。在 HARQ协议中，传统的CRC辅助校验是在全部译码结束并且没有通过CRC校验的情况下，需要 重传全部码字并再一次对整个码字进行译码；而分段CRC辅助校验是，如果第一层或者前 几层没有通过CRC校验就可以直接进行重新传输码字再次译码，这样就节省很长的译码时 间，从而得到很大的降低时延。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有SCL译码算法下寄存器利用率低和CRC校验时延高的问题，提出 一种分段CRC辅助的极化码编译码方法，该方法在编码端使用一种分段CRC的信息校验结 构进行编码产生码字，并且在译码端设计了对应分段CRC辅助极化码的译码算法，对接收 的码字进行分段的译码校验，直到最后一层译码校验结束才完成整个极化码译码及CRC校 验。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] 码长为N比特，其中N = 2"的极化码的码字，码率为R，总的信息位比特为K = NR 比特，牺牲一定的信息比特来校验极化码从而提升译码性能，假设使用CRC的长度为K-k比 特，使用分段CRC校验，把信息平均分为M段，为k/M比特的信息加（K-k) /M比特CRC校验 信息就构成了每段的信息结构，如图2所示。信息比特经过编码、信道传输，最后对接收端 的接受信息进行分段的SCL译码、校验，最大保存路径为L条。
[0007] 为了方便的描述本发明的内容，首先对本发明所使用的CRC结构进行介绍：
[0008] CRC码是线性，分组的系统码。整个CRC码为信息码后拼接校验码。
[0009] 分段CRC辅助的极化码编译码方法，包括如下步骤：
[0010] S1、将信息平均分为M段，即每段的信息结构为k/M比特的信息加（K-k)/M比特 CRC校验信息，对分段后的信息进行CRC辅助编码，辅助编码后进行校验；
[0011] S2、对生成的码字经过信道进行传输；
[0012] S3、接收端对接收到的信息进行译码，得到信息估计，具体为：
[0013] S31、在接收端对第i段的N/M比特接收信息进行SCL译码，最大保存路径为L条， 其中，1彡i彡M-I ;
[0014] S32、当S31所述第i段的N/M比特接收信息译码结束，对S31所述L条保留路径 做CRC校验，校验结束后输出路径到i+Ι段的译码器中；
[0015] S33、重复第S31-S32,遍历M段的接收信息完成SCL译码并进行CRC校验。
[0016] 进一步地，Sl所述校验方法具体如下：
[0017] S11、在第i段信息比特中，每产生k/M个信息比特位，就对所述k/M个信息比特位 进行CRC编码并产生（K-k)/M个校验位，将所述（K-k)/M个校验位级联在所述k/M个信息 比特位后面构成一组，则构成第i段长度为K/M的信息比特。
[0018] S12、遍历M段信息比特，产生M段长度为K/M的信息比特，即共得到K位比特信息 参与极化码编码，得到分段CRC辅助的极化码码字。
[0019] 进一步地，S32所述输出路径的具体方法为：
[0020] 若S31所述L条保留路径只有一条路径通过CRC校验，则输出该路径，
[0021] 若S31所述L条保留路径中通过CRC校验的路径条数大于等于2,则输出通过CRC 校验的路径中似然概率最大的一条路径，
[0022] 若S31所述L条保留路径中没有路径通过CRC校验，则输出所述L条保留路径中 似然概率最大的一条路径。
[0023] 本发明的有益效果是：
[0024] 本发明基于传统CRC辅助极化码SCL译码的方法，分段CRC辅助的极化码信息结 构，提出了分段CRC辅助的极化码编译码方法，该方法在编码端使用一种分段CRC的信息校 验结构进行编码产生码字，并且在译码端设计了对应分段CRC辅助极化码的译码算法，对 接收的码字进行分段的译码校验，最终在没有性能损失的情况下，极大的节省了寄存器存 储空间，为硬件实现提供很大的便利。同时，在HARQ协议中使用多层CRC辅助极化码的编 译码方法。如果第一层或者前几层译码结束后CRC校验没有通过，可以直接反馈并重传，不 用等到全部译码结束CRC校验不通过的话再重传，这样就可以降低时延，为实时通信带来 很大的便利。
【附图说明】
[0025] 图1是传统CRC辅助校验的极化码信息结构。
[0026] 图2是分层CRC辅助校验的极化码信息结构。
[0027] 图3是多CRC辅助极化码对应的译码算法流程图。
[0028] 图4是传统CRC辅助SCL译码算法的存储结构。
[0029] 图5是分层CRC辅助SCL译码算法的存储结构。
[0030] 图6是基于多CRC辅助极化码的HARQ协议系统框图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例和附图，详细说明本发明的技术方案。
[0032] 码长为N= 1024比特的极化码的码字，码率R = O. 5,总的信息位比特为K = NR = 512比特，牺牲一定的信息比特来校验极化码提升译码性能，假设使用CRC的长度为K-k = 32比特，使用分段CRC校验，把信息平均分为M = 4段，为k/M = 120比特的信息加（K-k) / M = 8比特CRC校验信息就构成了每段的信息结构，