CN116707707A - 联合极化检测译码方法及相关设备 - Google Patents

联合极化检测译码方法及相关设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116707707A
CN116707707A CN202310679017.3A CN202310679017A CN116707707A CN 116707707 A CN116707707 A CN 116707707A CN 202310679017 A CN202310679017 A CN 202310679017A CN 116707707 A CN116707707 A CN 116707707A
Authority
CN
China
Prior art keywords
path
decoding
paths
sequence
candidate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310679017.3A
Other languages
English (en)
Inventor
牛凯
刘辛润
贺志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202310679017.3A priority Critical patent/CN116707707A/zh
Publication of CN116707707A publication Critical patent/CN116707707A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0047—Decoding adapted to other signal detection operation
    • H04L1/005—Iterative decoding, including iteration between signal detection and decoding operation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0054—Maximum-likelihood or sequential decoding, e.g. Viterbi, Fano, ZJ algorithms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0057—Block codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0059—Convolutional codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0061—Error detection codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0064—Concatenated codes
    • H04L1/0065—Serial concatenated codes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

本申请提供一种联合极化检测译码方法及相关设备。应用于接收端，所述方法包括：基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。本申请实施例有效利用分支度量、考虑状态转移信息进行联合检测译码，将极化码与非线性调制看作一个整体进行检测译码进一步提高***可靠性。此外，通过添加循环冗余校验的极化码，能够在不提高复杂度的基础上，使误码率进一步降低，提高***可靠性。

Description

联合极化检测译码方法及相关设备
技术领域
本申请涉及数字通信技术领域，尤其涉及一种联合极化检测译码方法及相关设备。
背景技术
目前常见的极化译码方案主要针对线性调制，而对于连续相位调制(continuousphase modulation，CPM)这一非线性有记忆调制则很少有以此为切入点的联合检测译码方案，即鲜有将解调检测与译码作为整体进行设计的方案。此外，使用CPM作为调制方案的通信***多采用里德-所罗门码(Reed-solomon，RS)，卷积码串行级联来提升误码性能，目前也出现了一些也有利用低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check，LDPC)、蜗轮码(Turbo)等编码方式与非线性调制结合的案例，但鲜有针对极化码这一编码方式与非线性有记忆调制的联合检测译码方案。
传统的RS码、卷积码等与非线性编码结合的编码方案误码性能较差，而LDPC码、Turbo码等方式译码端较为复杂。使用极化码与非线性调制直接级联的通信方案，若采用直接进行解调译码可以使***编译码复杂度较低，但为提高***性能使用的迭代方式增大了***复杂度，又因未使用状态信息的同时，破坏了极化码原有的蝶形结构，也未能体现出极化码明显的性能优势。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种联合极化检测译码方法及相关设备。
基于上述目的，本申请提供了一种联合极化检测译码方法，应用于接收端，所述方法包括：
基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
在一种可能的实现方式中，通过下式计算所述分支度量：
其中，表示分支度量，N0表示噪声的单边功率谱密度，/>表示实数域，ND表示精度测量符号，aK,n表示第K个脉冲对应的伪符号，xK,n表示接受信号经过匹配滤波器组中第K个脉冲的结果。
在一种可能的实现方式中，所述计算所述似然概率序列的路径度量，包括：
基于所述似然概率序列，计算当前状态下奇数节点的所述路径度量和计算当前状态下偶数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径。
在一种可能的实现方式中，所述计算当前状态下奇数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径，包括：
从所述奇数节点的路径序列中任意挑选一个路径序列，得到第一路径序列；
将每个所述第一路径序列扩展为两个路径序列，得到至少两个第二路径序列；
基于所述似然概率序列，计算所述至少两个第二路径序列的路径度量；
将所述至少两个第二路径序列中路径度量最大的一半路径序列作为所述奇数节点的所述候选路径。
在一种可能的实现方式中，所述对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果，包括：
对所述路径度量最大的所述候选路径对应的译码序列进行循环冗余校验，响应于校验成功，将所述候选路径作为正确的译码路径，输出对应的所述译码序列，得到所述译码结果。
在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：
响应于校验失败，将所述候选路径作为错误的译码路径，对所述候选路径中下一条所述路径度量最大的所述候选路径进行循环冗余校验。
在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：
响应于所述候选路径中所有的路径均为所述错误的译码路径，将所述似然概率序列长度扩大两倍，重新基于扩大后的似然概率序列获取新的候选路径；
对所述新的候选路径进行循环冗余校验。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种联合极化检测译码装置，包括：
滤波模块，被配置为基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
转换模块，被配置为基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
计算模块，被配置为计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
校验模块，被配置为对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的联合极化检测译码方法。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述任一所述的联合极化检测译码方法。
从上面所述可以看出，本申请提供的联合极化检测译码方法及相关设备。应用于接收端，所述方法包括：基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。本申请实施例有效利用分支度量、考虑状态转移信息进行联合检测译码，将极化码与非线性调制看作一个整体进行检测译码进一步提高***可靠性。此外，通过添加循环冗余校验的极化码，能够在不提高复杂度的基础上，使误码率进一步降低，提高***可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的联合极化检测译码方法流程示意图；
图2为本申请实施例的联合译码传输方法的整体流程示意图；
图3为本申请实施例的调制信号生成流程示意图；
图4为本申请实施例的联合极化检测译码装置结构示意图；
图5为本申请实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如背景技术部分所述，目前常见的极化译码方案主要针对线性调制，而对于连续相位调制这一非线性有记忆调制则很少有以此为切入点的联合检测译码方案，即鲜有将解调检测与译码作为整体进行设计的方案。此外，使用CPM作为调制方案的通信***多采用RS码，卷积码串行级联来提升误码性能，目前也出现了一些也有利用LDPC码、Turbo码等编码方式与非线性调制结合的案例，但鲜有针对极化码这一编码方式与非线性有记忆调制的联合检测译码方案。又因传统的RS码、卷积码等与非线性编码结合的编码方案误码性能较差，而LDPC码、Turbo码等方式译码端较为复杂。而若采用直接进行解调译码虽然可以使***编译码复杂度较低，但为提高***性能使用的迭代方式增大了***复杂度，且在未使用状态信息的同时，由于破坏了极化码原有的蝶形结构，也未能体现出极化码明显的性能优势。
综合上述考虑，本申请实施例提出一种联合极化检测译码方法，基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。本申请实施例有效利用分支度量、考虑状态转移信息进行联合检测译码，将极化码与非线性调制看作一个整体进行检测译码进一步提高***可靠性。此外，通过添加循环冗余校验的极化码，能够在不提高复杂度的基础上，使误码率进一步降低，提高***可靠性。
以下，通过具体的实施例来详细说明本申请实施例的技术方案。
参考图1，本申请实施例的联合极化检测译码，包括以下步骤：
步骤S101，基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
步骤S102，基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
步骤S103，计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
步骤S104，对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
针对步骤S101，首先需要接收调制信号，参考图2，为本申请实施例的联合译码传输方法的整体流程示意图：首先信源信息经过采样量化编码后形成二进制信息序列，信息序列进行分组后对其进行CRC编码，即添加循环冗余校验比特。再将得到的信息序列输入到Polar码编码器，Polar码编码器采用高斯近似或极化重量度量的信道可靠性估计方案；编码后的比特进行比特映射与填充后作为连续相位调制器的输入生成相位连续的波形信号；假设受到高斯白噪声的干扰，调制信号通过信道后由接收机端的联合译码器进行译码，首先采用基于洛朗(Laurent)分解的匹配滤波器进行匹配滤波，将得到的序列进行分支度量的计算，将得到的分支度量舍弃用于填充的尾比特后输入自适应循环冗余检验辅助的联合列表译码器(Adaptive CRC-Aided Joint Successive Cancellation List,ACA-JSCL)，译码器根据CPM格图状态信息进行联合译码，最终去除循环冗余检验比特后输出，作为接收序列最终输出译码结果。
具体的，参考图3，为本申请实施例的调制信号生成流程示意图。如图3所示，发送端编码的流程主要分为三大步骤，分别是极化信道的可靠性估计、比特混合、以及构造生成矩阵三大步骤。参见图3，首先根据所设置的信道模型与调制方案初始化设置的信噪比，根据信噪比求出信道似然值，利用高斯近似算法中优化的表达式AGA-2以及似然比迭代算法求出每个子信道的对数似然比，也可以使用独立信道的极化重量度量构造方案进行信道可靠性计算。对数似然比在一定程度上体现了极化信道的可靠性；根据信道的可靠性对信道进行排序，将可靠性高的子信道根据既定码率设置为信息传输比特位，反之则设置为冻结比特位；之后进行比特混合，将冻结比特设置为固定值0或1，将信息比特映射到对应的信息传输比特位中；最后将输入的自然顺序序列进行比特反序变换后，进行快速Hadamard变换。
进一步的，选择可靠性最大的k个***子信道传输信息序列，其他的***子信道传输冻结序列，输出编码的原始信源序列。之后构造生成矩阵，即构造GN＝BNFN,其中BN是排序矩阵完成比特反序操作,表示矩阵/>进行n次克罗内克积(Kronecker)操作的结果，实质上是n阶哈达玛(Hadamard)矩阵。
本申请为了后续联合检测译码算法的实施以及简化，设置码字结构如下：将编码后的码字进行BPSK映射，在二进制码字前后添加L个符号，其中，前L个符号为多进制符号0对应符号，可使得初始状态从零状态开始，同理，后L个符号可使得初始状态以零状态结束，这样可以针对匹配滤波器和分支度量计算时，可以知道手膜状态，利于匹配对应的滤波器。
第n个符号周期中的CPM的相位状态可以通过下式表示：
θ(t；α)＝πt∈[n,n+1]T，其中，αi表示上述二进制符号序列，为调制指数，正整数L为记忆长度，T表示符号周期。q(t)表示脉冲积分函数，是脉冲g(t)的积分，将映射码字进行CPM调制送入信道进行传输。
进一步的，基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量。
首先，需要对接收端进行初始设置。在接收端采用CRC-Polar与CPM联合检测译码，将解调与译码融合形成一个整体，进一步提高了***的传输可靠性。
首先根据CPM参数构建接收端格子(trellis)结构，由CPM参数构建接收端Laurent匹配滤波器组，匹配滤波器组利用CPM信号的Laurent分解原理将CPM信号分解为数种脉冲幅度调制(pulse amplitude modulation，PAM)信号的叠加。
进一步的，利用构建好的接收端对接收到的调制信号进行匹配滤波，并计算滤波后信号的度量。通过下式计算所述分支度量： 其中，/>表示分支度量，N0表示噪声的单边功率谱密度，/>表示实数域，ND表示精度测量符号，aK,n表示第K个脉冲对应的伪符号，xK,n表示接受信号经过匹配滤波器组中第K个脉冲的结果。
具体的，对于CPM，q(t)的波形选取为余弦波形或者高斯波形时，接收端的精度参数相对可以设置较小(一般D＝1或2)，这样可以在保证接收端性能损失不大的情况下大大减少接收端格图结构的复杂度，同时也能达到筛选匹配脉冲的目的，减少接收端匹配滤波器的数量，从而降低接收端整体的复杂度。
由于CPM首尾状态已知，状态转移关系已知，计算CPM信号的分支度量的步骤如下：在分支度量计算中由于最大化对数似然函数等价最大化相关值因此代入s(t)的Laurent分解近似表示式/>后得到计算分支度量的方法，参考上式。注意：由于Laurent脉冲都是实脉冲，所以不必取共轭。其中，r(t)表示接收信号。
进一步的，由于基带信号是随机产生的，对于二进制而言，其先验概率均为p(αi)＝1/2，那么符号的后验概率等于似然值其中，I(sn,sn+1)表示由状态sn转至状态sn+1输入的符号，即状态转移的条件；{xK,n}是接收信号r(t)经过匹配滤波器组中第K个实脉冲的结果，{aK,n}是第K个脉冲对应的伪符号。
进一步的，针对步骤S102，具体的，将上一步得到的分支度量根据状态转移格图转换为初始的似然概率作为译码器输入。具体来说有如下判断规则，对于当前状态s′N、下一时刻状态s′N+1以及当前输入符号xi，已知任意两个变量即可确定唯一的另一变量。因此可以根据状态格图以及相应的状态转移关系计算似然概率，对于一个特定的序列只对应唯一的/>和sN，如果没有序列/>使得sN＝s′N则联合似然概率/>为0，反之，若存在序列/>使得sN＝s′N，则联合似然概率有：
针对步骤S103，在一些实施例中，所述计算所述似然概率序列的路径度量，包括：基于所述似然概率序列，计算当前状态下奇数节点的所述路径度量和计算当前状态下偶数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径。
在一些实施例中，所述计算当前状态下奇数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径，包括：从所述奇数节点的路径序列中任意挑选一个路径序列，得到第一路径序列；将每个所述第一路径序列扩展为两个路径序列，得到至少两个第二路径序列；基于所述似然概率序列，计算所述至少两个第二路径序列的路径度量；将所述至少两个第二路径序列中路径度量最大的一半路径序列作为所述奇数节点的所述候选路径。
具体的，在译码端采用自适应循环冗余检验辅助的联合列表译码(Adaptive CRC-Aided Joint Successive Cancellation List,ACA-JSCL)作为译码算法。ACA-JSCL算法的译码流程如下：
给定最大列表长度Llist-max，对得到的似然概率进行ACA-JSCL译码。由于在调制前进行了比特填充，初始状态以及最终状态均为“0”状态，因此，可以直接假设s0＝0，s2N＝0，且初始译码列表长度Llist＝1。
进一步的，进行JSCL算法，对于前述步骤中获得的似然概率序列
利用下述递推式：
对所有属于状态集合S的当前状态S′ N分别计算奇数与偶数节点的度量。
其中，式中表示输入的似然概率序列，其为一个多维矩阵，包含了状态信息以及对应的似然概率。/>表示输入的前/>个似然概率序列；/>表示输入的后/>个似然概率序列；/>与/>为当前信源比特向量的估计，u2i和
u2i-1为当前译码符号取值，均可以取值0或1；与/>表示当前信源
比特向量估计的奇数点与偶数点；S2N表示最终状态，S0表示初始状态，S′ N表10示当前状态，所有状态均可以取值为状态集合S的任意值。
在进行递归计算时，将输入的似然概率序列自然的分为前后各半，即计算时带有每个符号拥有的全部状态信息。考虑到实际应用中若使用递归运算会造成计算资源开销过大且延时较高，为了进一步简化，可以将递归改为
循环迭代的实现方式以节省运算开销，同时，可以使用延迟复制减少路径复15制操作数，缩短计算导致的延时。
奇数节点的路径序列偶数节点的路径序列/>
JSCL译码中每个节点会有多个路径度量的计算。以奇数点为例，需要从幸存列表L(2i-1)中挑选任意一个路径序列然后在给定这个序列的条件下扩展两条路径，对应当前比特u2i-1分别为0和1，计算两个路径度量由此，共得到了2L个路径度量，从中选出度量最大的L条路径作为新的幸存路径列表L(2i-1)。
相比于无记忆信道下使用的传统SCL算法，JSCL算法的不同之处在于需要在递归计算的每一步计算所有(S0,SN)∈S2的概率。上式要求对|S|项进行求和计算复杂度为O(|S|3LN2)的使用延迟复制后计算复杂度可以降为O(|S|3LN log N)。JSCL译码将SCL译码自然地推广到有记忆的信道，是提升译码可靠性的有效算法。
进一步的，针对步骤S104，在一些实施例中，所述对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果，包括：对所述路径度量最大的所述候选路径对应的译码序列进行循环冗余校验，响应于校验成功，将所述候选路径作为正确的译码路径，输出对应的所述译码序列，得到所述译码结果。
在一些实施例中，所述方法，还包括：响应于校验失败，将所述候选路径作为错误的译码路径，对所述候选路径中下一条所述路径度量最大的所述候选路径进行循环冗余校验。
在一些实施例中，所述方法，还包括：响应于所述候选路径中所有的路径均为所述错误的译码路径，将所述似然概率序列长度扩大两倍，重新基于扩大后的似然概率序列获取新的候选路径；对所述新的候选路径进行循环冗余校验。
具体的，在JSCL算法获得候选路径列表后，对候选路径按照路径度量由大到小的顺序进行CRC校验。
校验规则如下：
对候选路径对应的译码序列进行CRC校验，如果得到的校验位全为0，则选路径为正确的译码路径，输出对应的译码比特序列，完成译码；
若所得r位校验比特不全为0，则校验失败，选择候选路径列表中下一条路径度量最大的序列进行CRC校验直到校验比特全为0为止，输出相应译码比特序列；
若所***字校验均不正确则将译码列表长度扩大为原来的2倍，即Llist＝2×Llist，重新进行JSCL译码。
直至所***字校验均不正确且译码列表长度达到最大译码列表长度，即Llist＝Llist-max，输出列表中路径度量值最大的译码码字，此时ACA-JSCL与JSCLlist-max译码输出结果相同。
通过上述实施例可以看出，本申请实施例所述的联合极化检测译码方法，应用于接收端，所述方法包括：基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。本申请创造性的提出采用CRC-Polar替代传统的RS码等非线性编码调制方案，简化了接收机处理复杂度；在接收端使用CPM联合Polar码检测译码方案，使得Polar码原有的蝶形结构得以保持，进一步增强其误码率性能。
此外，本申请具有简化的CPM信号接收端，并且可以根据误码情况调整接收端的状态个数，以及对应的调整滤波器组中滤波器的个数，相比传统CPM接收端，接收机的复杂度大大简化，面对不同的信道情况可以更加灵活应对。
相比于LDPC、Turbo码，本申请中的极化码编译码具有复杂度低、可靠性高的优点。相比于直接进行极化码CPM调制级联的方案，即传统的分离译码方案，本申请能够有效利用分支度量、考虑状态转移信息进行联合检测译码，更具有整体联合的特征，将极化码与非线性调制看作一个整体进行检测译码，进一步提高***可靠性。除此之外，通过添加CRC校验的极化码，能够在不提高复杂度的基础上，使误码率进一步降低，提高***可靠性。
本申请还适用于各类二进制的CPM信号，包括常见的MSK、GMSK；通过将传统的分支度量计算改为对数域运算，在保证误码性能的同时，能够避免数据溢出，保持数值稳定性。
需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种联合极化检测译码装置。
参考图4，所述联合极化检测译码装置，包括：
滤波模块41，被配置为基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
转换模块42，被配置为基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
计算模块43，被配置为计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
校验模块44，被配置为对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的联合极化检测译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的联合极化检测译码方法。
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作***和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的联合极化检测译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的联合极化检测译码方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的联合极化检测译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联合极化检测译码方法，其特征在于，应用于接收端，所述方法包括：
基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式计算所述分支度量：
其中，表示分支度量，N0表示噪声的单边功率谱密度，/>表示实数域，ND表示精度测量符号，aK,n表示第K个脉冲对应的伪符号，xK,n表示接受信号经过匹配滤波器组中第K个脉冲的结果。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述似然概率序列的路径度量，包括：
基于所述似然概率序列，计算当前状态下奇数节点的所述路径度量和计算当前状态下偶数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算当前状态下奇数节点的所述路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径，包括：
从所述奇数节点的路径序列中任意挑选一个路径序列，得到第一路径序列；
将每个所述第一路径序列扩展为两个路径序列，得到至少两个第二路径序列；
基于所述似然概率序列，计算所述至少两个第二路径序列的路径度量；
将所述至少两个第二路径序列中路径度量最大的一半路径序列作为所述奇数节点的所述候选路径。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果，包括：
对所述路径度量最大的所述候选路径对应的译码序列进行循环冗余校验，响应于校验成功，将所述候选路径作为正确的译码路径，输出对应的所述译码序列，得到所述译码结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：
响应于校验失败，将所述候选路径作为错误的译码路径，对所述候选路径中下一条所述路径度量最大的所述候选路径进行循环冗余校验。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：
响应于所述候选路径中所有的路径均为所述错误的译码路径，将所述似然概率序列长度扩大两倍，重新基于扩大后的似然概率序列获取新的候选路径；
对所述新的候选路径进行循环冗余校验。
8.一种联合极化检测译码装置，其特征在于，所述装置包括：
滤波模块，被配置为基于接收到的调制信号，利用基于洛朗分解的匹配滤波器进行匹配滤波，并计算滤波后信号的分支度量；
转换模块，被配置为基于状态转移格图，将所述分支度量进行转换，得到似然概率序列；
计算模块，被配置为计算所述似然概率序列的路径度量，将所述路径度量最大的预设数量的路径作为候选路径；
校验模块，被配置为对所述候选路径进行循环冗余校验，输出对应的译码结果。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7任一所述方法。
CN202310679017.3A 2023-06-08 2023-06-08 联合极化检测译码方法及相关设备 Pending CN116707707A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310679017.3A CN116707707A (zh) 2023-06-08 2023-06-08 联合极化检测译码方法及相关设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310679017.3A CN116707707A (zh) 2023-06-08 2023-06-08 联合极化检测译码方法及相关设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116707707A true CN116707707A (zh) 2023-09-05

Family

ID=87835255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310679017.3A Pending CN116707707A (zh) 2023-06-08 2023-06-08 联合极化检测译码方法及相关设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116707707A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117318825A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 深圳市艾礼安安防设备有限公司 一种通过脉冲宽度和脉冲时间来实现光通信的方法及***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117318825A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 深圳市艾礼安安防设备有限公司 一种通过脉冲宽度和脉冲时间来实现光通信的方法及***
CN117318825B (zh) * 2023-11-28 2024-02-23 深圳市艾礼安安防设备有限公司 一种通过脉冲宽度和脉冲时间来实现光通信的方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110226289B (zh) 接收器和用于解码的方法
Yuan et al. Low-latency successive-cancellation list decoders for polar codes with multibit decision
CN102694625B (zh) 一种循环冗余校验辅助的极化码译码方法
CN107919874B (zh) 校验子计算基本校验节点处理单元、方法及其计算机程序
CN105763203B (zh) 一种基于硬可靠度信息的多元ldpc码译码方法
Zolotarev et al. Optimization Coding Theory and Multithreshold Algorithms
CN107404321B (zh) 用于纠错码解码的方法和设备
CN107979445B (zh) 使用预先排序的输入的基于基本校验节点的校正子解码
CN110730008B (zh) 一种基于深度学习的rs码置信传播译码方法
KR102064227B1 (ko) 극 부호의 복호를 위한 방법 및 장치
WO2018234053A1 (en) HYBRID ARCHITECTURES FOR PROCESSING EXTENDED MIN-SUM DECODING CONTROL (EMS) NODES OF NON-BINARY LDPC CODES
CN116707707A (zh) 联合极化检测译码方法及相关设备
Tian et al. Polar codes for channels with deletions
CN110995279B (zh) 一种极化码联合scf球形列表翻转译码方法
Zhou et al. A new fast-ssc-flip decoding of polar codes
Kestel et al. Polar code decoder exploration framework
CN112491422A (zh) 基于高斯优化的比特翻转串行消除列表译码方法和***
Heloir et al. Stochastic chase decoder for reed-solomon codes
Süral An FPGA implementation of successive cancellation list decoding for polar codes
CN109412752A (zh) 极化码的非相干检测接收机、***及方法
CN101411071A (zh) 具有双向滑动窗口体系结构的map译码器
Jalaleddine Towards achieving ultra reliable low latency communications using guessing random additive noise decoding
Gaurihar et al. Design and implementation of ldpc codes and turbo codes using fpga
CN113300717B (zh) 一种基于码率自适应的高效化ldpc编码器电路
Greeshma et al. Fpga implementatıon of turbo product codes for error correctıon

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination