技术领域
[0001] 本
发明涉及信道编码解码技术，尤其涉及一种高效的列表球型极化解码方法。
背景技术
[0002] 上世纪80年代以来，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、第三代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、以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技术将仍然难以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(5G)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。这一核心需求派生出：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，极化码已经成为5G信道编码控制信道的标准。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] 近期的主流文献中，基于极化码解码方法的设计，最为突出的是连续消除列表极化解码方法。而在短码情况下，列表球型解码方法也不失为一种选择。但是，目前的列表球型解码方法仍然有
缺陷：其解码顺序是依据码字总长，按照从大到小的顺序，一位一位的求每一位的最小欧式距离，但是其实冻结位对自己的欧式距离没有决定权，其欧式距离可由一部分对应的信息位取值的确定而随之确定，这样的解码方法可能导致性能的损失。
发明内容
[0005] 发明目的：本发明针对
现有技术存在的问题，提供一种高效的列表球型极化解码方法，可以解决列表球型解码的内在解码非最优性，可以使得性能大幅提升，同时完善了解码流程，可以使得解码时延降低。
[0006] 技术方案：本发明所述的高效的列表球型极化解码方法包括：
[0007] (1)计算待译码序列中每个冻结位的入度集合{Td,1<＝d<＝N}，其中，入度集合Td表示所有有一条有向边指向冻结位d的信息位的集合，N为待译码序列比特数，冻结位 d表示位于待译码序列的第d位的冻结位；
[0008] (2)计算待译码序列中每个信息位的同步集合{Sk，k＝1,…,K}，其中，同步集合 Sk由一位信息位和可由该信息位同步确定与接收码字距离的所有冻结位在待译码序列中的序号组成，K为待译码序列信息位个数；
[0009] (3)从第K个同步集合开始倒序极化解码至第1个同步集合；
[0010] (4)所有同步集合解码完成后，选择路径距离值最小的路径对应的解码序列作为待译码序列的解码序列。
[0011] 进一步的，步骤(1)具体包括：
[0012] (1-1)获取待译码序列比特数N、信息位个数K、冻结位集合AC、编码生成矩阵 GN；
[0013] (1-2)将GN映射到一个有N个
节点的等价
有向图，映射规则：若在GN的第i行第j列取值为1，并且i不等于j，那么节点i到节点j则有对应的一条有向边；
[0014] (1-3)在等价有向图中，找出冻结位集合AC中每个冻结位d的入度集合Td，即若节点j到节点d有一条有向边那么j属于集合Td，1<＝d<＝N。
[0015] 进一步的，步骤(2)具体包括：
[0016] (2-1)设置一个计数器k，赋其初值为0；
[0017] (2-2)设置一个循环变量i，初值为N；
[0018] (2-3)如果待译码序列第i个比特属于信息位，那么将k增加1，设置Sk＝{i}；
[0019] (2-4)获取根据编码生成矩阵GN映射的等价有向图，并观察对于节点i指出去的每一条有向边ei,j，若将该边删去后节点j的入度等于0，则将j加入Sk，其中，ei,j为等价有向图中节点i指向节点j的有向边；
[0020] (2-5)将i＝i-1，若i不为0，则返回步骤(2-3)；否则结束，从而得到每个信息位的同步集合{Sk，k＝1,…,K}。
[0021] 进一步的，步骤(3)具体包括：
[0022] (3-1)设置变量k＝K；
[0023] (3-2)设置变量l＝1；
[0024] (3-3)对于同步集合Sk采用第l个解码候选路径进行极化解码时，执行如下操作：
[0025] (3-3-1)获取同步集合Sk中的一个元素h，若h对应的比特是信息位，则将第l位分别取值为0和1，从而将第l条候选路径扩展为2条路径，并计算当前两条路径的路径距离值：
[0026] (3-3-2)若h对应的比特是冻结位，则根据包含在同步集合Sk内的唯一信息位取值为0或者1，从而将第l条候选路径扩展为2条路径，并计算当前两条路径的路径距离值；
[0027] (3-3-3)返
回执行(3-3-1)，直至同步集合Sk中所有元素被处理后，执行(3-3)；
[0028] (3-4)判断l是否等于L，若是，执行(3-5)，若否，则将l＝l+1，返回执行(3-3)， L为最大路径数目；
[0029] (3-5)从2L个路径中选取路径距离值前L小个路径保留，其余路径删除；
[0030] (3-6)判断k是否等于1，若是，执行(3-7)，若否，则将k＝k-1，返回执行(3-2)；
[0031] (3-7)循环结束，输出每个同步集合Sk对应的路径和路径距离值。
[0032] 进一步的，步骤(3-3-1)中两条路径的路径距离值按照以下公式计算：
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037] 式中， 表示第l条路径中从第N位到第k位的累计路径距离值, 为对第l 条路径扩展得到的路径的路径距离值， 表示异或运算，g(i,h)表示编码生成矩阵GN的第i行第h列元素， 表示异或累加运算， 表示第l条路径的第i个比特，yh为待译码序列的第h个比特。
[0038] 进一步的，步骤(3-3-2)中两条路径的路径距离值按照以下公式计算：
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 式中， 表示第l条路径中从第N位到第k位的累计路径距离值, 为对第l 条路径扩展得到的路径的路径距离值， 表示异或运算，Th表示入度集合Th，g(i,h)表示编码生成矩阵GN的第i行第h列元素， 表示异或累加运算， 表示第l条路径的第i个比特，yh为待译码序列的第h个比特。
[0044] 有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：发明提出了一种基于同步集合的列表球型译码的极化解码方法和系统，本发明适用于短码情况下的极化列表解码方法的结构。本发明设计了同步确定的技术,把曾经的解码流程：每一个比特单独求最小欧式距离的流程，一共求N次，完善成：求同一个同步集合的整体最小欧式距离(该计算过程使用了冻结位入度集合)，一共求K次。从而大幅提升了解码性能。因为同步集合和冻结位入度集合的确定可以通过线下预计算的方式进行，所以解码方法的时延也有显著的降低。特别的，对于码率R(R＝K/N)越低的码，本发明的性能提升和时延降低越明显。
附图说明
[0045] 图1是本发明中的生成矩阵映射的等价有向图示例图，图中N为8，K为4，AC为 {1，2，3，5}；
[0046] 图2是本发明中在等价有向图中同步计算的示例图，图中N为8，K为4，AC为{1， 2，3，5}，当前解码的比特为第6个比特；
[0047] 图3是本发明中在等价有向图中同步计算的另一个示例图，图中N为8，K为4， AC为{1，2，3，5}，当前解码的比特为第4个比特。
具体实施方式
[0048] 本
实施例提供了一种高效的列表球型极化解码方法，所应用的列表球星极化解码的列表长度为L，那么总路径数量为2L，在存储时按照路径对存储，即上面和下面路径的差别仅为最后一个比特的值为0还是1，待译码序列长度为N，信息位长度为K。该列表球型极化解码方法包括：
[0049] (1)计算待译码序列中每个冻结位的入度集合{Td,1<＝d<＝N}，其中，入度集合Td表示所有有一条有向边指向冻结位d的信息位的集合，N为待译码序列比特数，冻结位 d表示位于待译码序列的第d位的冻结位。具体包括：
[0050] (1-1)获取待译码序列比特数N、信息位个数K、冻结位集合AC、编码的生成矩阵GN；
[0051] (1-2)将GN映射到一个有N个节点的等价有向图，映射规则：若在GN的第i行第j列取值为1，并且i不等于j，那么节点i到节点j则有对应的一条有向边；
[0052] (1-3)在等价有向图中，找出冻结位集合AC中每个冻结位d的入度集合Td，即若节点j到节点d有一条有向边那么j属于集合Td，1<＝d<＝N。图1是本发明中的生成矩阵映射的等价有向图示例图，图中例子中N为8，K为4，AC为{1，2，3，5}。
[0053] (2)计算待译码序列中每个信息位的同步集合{Sk，k＝1,…,K}，其中，同步集合 Sk由一位信息位和可由该信息位同步确定与接收码字距离的所有冻结位在待译码序列中的序号组成，K为待译码序列信息位个数。步骤(2)具体包括：
[0054] (2-1)设置一个计数器k，赋其初值为0；
[0055] (2-2)设置一个循环变量i，初值为N；
[0056] (2-3)如果待译码序列第i个比特属于信息位，那么将k增加1，设置Sk＝{i}；
[0057] (2-4)获取根据编码生成矩阵GN映射的等价有向图，并观察对于节点i指出去的每一条有向边ei,j，若将该边删去后节点j的入度等于0，则将j加入Sk，其中，ei,j为等价有向图中节点i指向节点j的有向边；
[0058] (2-5)将i＝i-1，若i不为0，则返回步骤(2-3)；否则结束，从而得到每个信息位的同步集合{Sk，k＝1,…,K}。
[0059] (3)从第K个同步集合开始倒序极化解码至第1个同步集合。具体包括：
[0060] (3-1)设置变量k＝K；
[0061] (3-2)设置变量l＝1；
[0062] (3-3)对于同步集合Sk采用第l个解码候选路径进行极化解码时，执行如下操作：
[0063] (3-3-1)获取同步集合Sk中的一个元素h，若h对应的比特是信息位，则将第l位分别取值为0和1，从而将第l条候选路径扩展为2条路径，并计算当前两条路径的路径距离值：
[0064]
[0065]
[0066]
[0067]
[0068] 式中， 表示第l条路径中从第N位到第k位的累计路径距离值, 为对第l 条路径扩展得到的路径的路径距离值， 表示异或运算，g(i,h)表示编码生成矩阵GN的第i行第h列元素， 表示异或累加运算， 表示第l条路径的第i个比特，yh为待译码序列的第h个比特。
[0069] (3-3-2)若h对应的比特是冻结位，则根据包含在同步集合Sk内的唯一信息位取值为0或者1，从而将第l条候选路径扩展为2条路径，并计算当前两条路径的路径距离值：
[0070]
[0071]
[0072]
[0073]
[0074] (3-3-3)返回执行(3-3-1)，直至同步集合Sk中所有元素被处理后，执行(3-3)；
[0075] (3-4)判断l是否等于L，若是，执行(3-5)，若否，则将l＝l+1，返回执行(3-3)， L为最大路径数目；
[0076] (3-5)从2L个路径中选取路径距离值前L小个路径保留，其余路径删除；
[0077] (3-6)判断k是否等于1，若是，执行(3-7)，若否，则将k＝k-1，返回执行(3-2)；
[0078] (3-7)循环结束，输出每个同步集合Sk对应的路径和路径距离值。
[0079] 例如，图2是本发明中在等价有向图中同步计算的示例图，图中例子N为8，K为 4，CA为{1，2，3，5}，当前解码的比特为第6个比特，此时第6个比特和第5个比特属于同步集合S2，它们的欧式距离值可以被同步的整体计算出来，改进前的方法是在此处仅仅考虑第6个比特最小欧式距离，所以会因为没有整体考虑第6个比特和第5个比特的总距离值而让第6个比特解错取值，这里就是体现改进点的地方。
[0080] 图3是本发明中在等价有向图中同步计算的另一个示例图，图中N为8，K为4， AC为{1，2，3，5}，当前解码的比特为第4个比特，此时第4个比特和第3个比特和第2个比特和第1个比特属于同步集合S1，它们的欧式距离值可以被同步的整体计算出来，改进前的方法是在此处仅仅考虑第4个比特最小欧式距离，所以会因为没有整体考虑第4个比特和第3个比特和第2个比特和第1个比特的总距离值而让第4个比特解错取值，这里就是体现改进点的地方。
[0081] (4)所有同步集合解码完成后，选择路径距离值最小的路径对应的解码序列作为待译码序列的解码序列。
[0082] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
