一种软信息辅助的通用硬判决译码方法、设备和介质

本发明属于信道译码，具体涉及一种软信息辅助的通用硬判决译码方法、设备和介质。

背景技术：

1、在高速光纤通信、数据存储以及其他高可靠数字通信系统中，前向纠错技术是保障数据传输可靠性的关键技术。随着传输速率和系统吞吐量持续提升，译码器在提供高增益的同时，还需要兼顾功耗、硬件复杂度和译码时延。硬判决译码具有低复杂度、低功耗的优势，但译码性能通常受限；软判决译码虽然能够获得更高的增益，但其实现复杂度和资源消耗通常较高。

2、因此，在硬判决译码框架下利用少量软信息辅助提升译码性能，兼顾复杂度和性能，具有重要的研究价值和工程意义。近年来，猜测随机加性噪声译码作为一种具有通用性的硬判决译码思路受到广泛关注。该类方法通过生成试探性错误图样并逐一测试，以确定使接收序列成为有效码字的错误图样。然而，现有方法在缺少软信息引导时，通常对大量比特位置进行穷举试探，存在冗余搜索较多、计算开销较大以及误纠正风险较高的问题。

3、以乘积码迭代译码为例，若直接对各分量码字的全部比特位置生成错误图样，则在高信噪比条件下仍会进行大量无效试探，从而带来不必要的复杂度开销。由此可见，如何构建一种能够由软信息引导错误图样生成和搜索过程的通用硬判决译码框架，并在具体码型中灵活实现，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明是为了克服上述现有技术的不足，提出一种软信息辅助的通用硬判决译码方法、设备和介质，以期通过信道软信息对接收比特进行可信度标记，以标记结果约束错误图样的生成范围并优化搜索顺序，从而在保持硬判决译码低复杂度优势的同时提升译码性能。

2、本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明一种软信息辅助的通用硬判决译码方法的特点在于，应用于由发送端、信道和接收端组成的数字通信场景中，其中，接收端包括：硬判决解调器、软判决解调器以及软信息辅助的通用硬判决译码器；通用硬判决译码方法包括如下步骤：

4、步骤1、发送端获取信息序列

i，并采用预设编码方式对信息序列

i进行信道编码，生成编码后数据块

c；

5、步骤2、发送端对数据块

c进行调制，得到待发送符号矩阵

x；

6、步骤3、待发送符号矩阵

x经过含噪信道传输至接收端后，得到接收符号序列矩阵

y；

7、步骤4、接收端利用硬判决解调器对

y进行处理，得到硬判决比特矩阵

b；软判决解调器对

y进行计算，得到软信息矩阵

λ；

8、步骤5、软信息辅助的通用硬判决译码器根据

λ中每行每列对数似然比，对

b中对应行对应列比特进行可信度标记，得到

b的标记信息；标记信息的取值包括：高可靠比特hrb、不可靠比特ub和高不可靠比特hub；

9、步骤6、根据预设编码方式对应的编码结构，将硬判决比特矩阵

b中的硬判决比特组织成多个待译码单元，并确定每个待译码单元的关联待译码单元；

10、步骤7、根据标记信息，仅针对各待译码单元中高不可靠比特hub和不可靠比特ub对应的位置，按照错误位置的可信度类别及数量分类生成候选测试错误图样序列；

11、基于候选测试错误图样序列，对各待译码单元进行硬判决译码，得到各待译码单元的译码结果用于更新

b；

12、对更新后的硬判决比特矩阵执行硬判决译码，直至满足预设停止条件为止，从而得到最终译码结果；

13、根据预设编码方式从最终译码结果中恢复得到信息序列

i′。

14、本发明的一种软信息辅助的通用硬判决译码方法的特点也在于，步骤5包括：

15、步骤5.1、定义为第一个可信度阈值，为第二个可信度阈值，且；

16、步骤5.2、令表示软信息矩阵

λ中第

i行第

j列对数似然比，令

b中第

i行第

j列比特记为；

17、当时，则令对应的标记信息为hrb；

18、当时，则令对应的标记信息为ub；

19、当时，则令对应的标记信息为hub。

20、进一步的，步骤6包括：

21、步骤6.1、令任一待译码单元为1×

n维的二进制行向量，并记为，其中，表示待译码单元中第

j个位置的硬判决比特，；表示待译码单元的长度；

22、步骤6.2、根据各待译码单元所包含的硬判决比特，建立各待译码单元之间的关联关系；将与待译码单元共享至少一个硬判决比特的其他待译码单元确定为的关联待译码单元。

23、进一步的，步骤7包括：

24、步骤7.1、定义为距离界限，的取值范围为；

25、定义待译码单元的状态集合，其中，表示待译码单元的数量，表示第个待译码单元的译码状态，的取值范围为；表示第i个待译码单元可能存在错误比特，表示第

i个待译码单元译码成功，表示第

i个待译码单元译码失败；

26、定义译码前数据和译码后数据，并初始化距离界限、

s中的所有元素为0，令；

27、步骤7.2、基于

b的标记信息、、

s与，对所有译码状态为0的待译码单元依次进行硬判决译码；若译码成功，则将相应待译码单元的状态置为1，并对受该译码结果影响的关联待译码单元的状态置为0；若译码失败，则将相应待译码单元的状态置为2；完成所有状态为0的待译码单元的译码后，得到译码后数据；

28、步骤7.3、判断是否满足预设停止条件；若满足，则将作为最终译码结果输出；若不满足，则根据，对、

s和更新后，返回步骤7.2顺序执行；

29、步骤7.4、根据预设编码方式从最终译码结果中恢复得到信息序列

i′。

30、进一步的，步骤7.2包括：

31、步骤7.2.1、读取待译码单元中的标记信息；

32、定义高不可靠位置索引集合；其中，高不可靠位置索引集合中的每一个元素均为待译码单元中一个被标记为hub的比特位置索引；

33、定义不可靠位置索引集合；其中，不可靠位置索引集合中的每一个元素均为待译码单元中一个被标记为ub的比特位置索引；

34、步骤7.2.2、定义第

i个测试错误图样为1×

n维二进制行向量，记为，其中，表示第

i个测试错误图样中第

j个位置上的比特；

35、对高不可靠位置索引集合中的各位置索引进行枚举，将每次枚举的位置索引所对应位置上的比特赋值为1，并将其余位置上的比特均赋值为0，从而生成的全部测试错误图样组成的集合记为；

36、对高不可靠位置索引集合中任意两个不同位置索引进行枚举，将所枚举的两个位置索引所对应位置上的比特赋值为1，并将其余位置上的比特均赋值为0，从而生成的全部测试错误图样组成的集合记为；

37、对不可靠位置索引集合中的各位置索引进行枚举，将每次枚举的位置索引所对应位置上的比特赋值为1，并将其余位置上的比特均赋值为0，从而生成的全部测试错误图样组成的集合记为；

38、对高不可靠位置索引集合中任意三个不同位置索引进行枚举，将所枚举的三个位置索引所对应位置上的比特赋值为1，并将其余位置上的比特均赋值为0，从而生成的全部测试错误图样组成的集合记为；

39、分别对高不可靠位置索引集合和不可靠位置索引集合中的一个位置索引进行枚举，将所枚举的两个位置索引所对应位置上的比特赋值为1，并将其余位置上的比特均赋值为0，生成的全部测试错误图样组成的集合记为；

40、其中，表示第

i个测试错误图样中位于高不可靠位置索引集合内且被赋值为1的位置数量；表示第

i个测试错误图样中位于不可靠位置索引集合内且被赋值为1的位置数量；表示第

i个测试错误图样中被赋值为1的位置总数；且、、、、分别用于测试一个hub位置、两个hub位置、一个ub位置、三个hub位置以及一个hub位置与一个ub位置同时发生错误的情形；

41、步骤7.2.3、构建不同距离界限下的错误图样有序尝试序列；

42、令时所对应的错误图样有序尝试序列由组成；

43、令时所对应的错误图样有序尝试序列由、依次拼接而成；

44、令时所对应的错误图样有序尝试序列由、和依次拼接而成；

45、令时所对应的错误图样有序尝试序列由、和依次拼接而成；

46、令时所对应的错误图样有序尝试序列由、和依次拼接而成；

47、步骤7.2.4、定义为当前待译码单元编码方式的校验矩阵，并对进行校验：

48、若满足校验关系，则直接输出译码结果，并判定译码成功；否则，遍历中每一个元素；

49、若在中找到使满足的候选错误图样，则输出译码结果并判定译码成功；否则，输出译码结果并判定译码失败。

50、进一步的，步骤7.3包括：

51、若待译码单元的状态集合

s中所有元素均为1，则将作为最终译码结果输出，并退出迭代；

52、若待译码单元的状态集合

s中所有元素均不为0且，则将作为最终译码结果输出，并退出迭代；

53、若与一致，则将作为最终译码结果输出，并退出迭代；

54、若与不一致、且待译码单元的状态集合

s中存在元素为0，则令赋值给，并将

s中取值为2的元素重置为0后，返回步骤7.2继续执行；

55、若与不一致、且待译码单元的状态集合

s中元素均不为0且小于5，令赋值给，赋值给，并将

s中取值为2的元素重置为0后，返回步骤7.2继续执行。

56、本发明一种电子设备，包括处理器和存储器的特点也在于，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使电子设备执行所述方法。

57、本发明一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序的特点也在于，计算机程序被处理器执行时，实现所述方法。

58、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

59、1、本发明利用信道软信息通过两个阈值将接收比特划分为三个不同可信度级别，将高可靠比特排除在错误图样搜索空间之外，仅对不可靠比特和高不可靠比特生成候选错误图样，从而缩减了搜索空间并降低译码复杂度；

60、2、本发明将候选错误图样按照翻转比特的类型和数量进行分类，并结合距离界限组织搜索顺序，使更可能的错误图样被优先尝试，从而提高了搜索效率并降低误纠正风险。