一种分段CRC辅助的卷积极化码编译码方案的制作方法

技术特征：
1.一种基于滑窗算法的分段crc辅助的scl编译码方法，其特征在于：使用蒙特卡罗仿真获取各个子信道差错概率，然后用滑窗搜索分段点位置，然后进行crc校验，添加crc校验序列，经高斯信道，在接收端进行分段译码。该方法的具体步骤包含如下：(1)信源产生n位随机的二进制比特序列：首次生成的n位二进制比特序列是用于蒙特卡罗仿真，也可发送全0比特序列；(2)蒙特卡罗仿真确定信息集：通过m次的蒙特卡罗仿真从码长为n，码率为r的线性码中选取可靠度较高的k＝nr个比特位为作为信息集a，其他的比特位作为冻结比特集a
c
；(3)产生k位信息比特序列：生成k位随机二进制比特序列作为信息比特，其余n-k传送冻结比特，因此全部置0即可；(4)利用滑窗算法搜索分段点位置并插入crc校验序列：首先选择滑窗长度w为crc比特位的长度，然后根据(2)中估计出的每个比特信道的错误次数搜索具有错误次数最高的连续w个子信道，此位置将作为插入crc比特的位置，对当前分段进行crc编码，将得到的校验序列放在此位置，从而生成信息序列(5)对信息序列进行编码：基于(4)中的得到的信息序列进行卷积极化码编码，由于卷积极化码相比于极化码除最后一层外，每一层都会多出一层子层的异或操作；因此，编码时先进行子层的编码，再进行常规层的编码，得到编码后的比特序列(6)对编码序列进行调制并加噪：将得到编码后的比特序列经二进制相移键控(binary phase shift keying，bpsk)调制后，在高斯信道上传输，得到接收信号(7)对接收信号进行译码：对于每个分段进行的仍是scl译码，当一个分段译码结束后就会进行crc校验，如果l条路径没有一条通过crc校验，那么直接输出译码失败标识，终止本次译码。如果l条路径中有一条路径通过了crc校验，那么就继续进行下一个分段的译码，直至所有分段译码结束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(4)中利用滑窗搜索分段点，寻找最容易出错的连续子信道，在最容出错的位置进行crc校验，增大错误路径的删除概率；其具体步骤如下：第一步，进行蒙特卡罗仿真，获取每个子信道的差错概率。根据码长n，码率r，选出可靠度较高的k＝nr个子信道；第二步，根据上一步选出来k个子信道，实施滑窗算法，从第一个选出的子信道开始一直计算到最后一个子信道，获得第一次计算得到的具有错误次数最大的连续子信道；第二次从第一次找到的分段点位置往后再次实施滑窗算法，找到第二个分段点；以此类推找到其他的各个分段点；第三步，对每个子序列进行crc编码，得到crc校验序列，添加crc校验序列。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(5)中的编码并不是直接使用生成矩阵对
信息序列进行编码而是根据卷积极化码具有两层极化的特点先对子层编码在对常规层编码；对于码长为n的卷积极化码共有m层，初始化子层控制参数n＝2，其具体的操作步骤如下：第一步，先对子层编码，从第m层开始，子层的编码为其中i＝g
·
n n/2 j，g＝0,1,...,n/n-2，j＝0,1,...,n/2-1；第二步，在对常规层编码，对于常规层的编码为其中i＝g
·
n j，g＝0,1,...,n/n-1，j＝0,1,...,n/2-1；第三步，令n＝2n，进行第m-1层的编码，以此类推，直到第2层。根据图2所示的蝶形结构图只有第一层只需要进行常规层的操作，此层省略子层的操作即可，便可以得到编码后的比特序列4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(7)中分段译码中基础的sc译码使用基于对数似然簇的最小和近似译码代替数值不稳定的基于概率的译码，此外分段译码的过程中分两种模式，即译码模式和校验模式；其具体的操作步骤如下：第一步，基本的sc译码过程中基于六种模式的对数似然簇的译码。首先根据接收到的信号初始化第一层对数似然簇；第二步，从第二层到第m层逐层开始译码；当译到最后一层时，会出现三种情况：第一种情况，当前三簇的三个比特位均未知，此时需要遍历后两位未知比特位，得到当前位的对数似然比，然后再实施硬判决译码；第二种情况，当前三簇已知一个比特位，两个比特位未知，此时需要把已知比特作为先验信息遍历最后一个比特位得到当前比特位的对数似然比，然后实施硬判决；第三种情况，前两个比特位均已知，此时以前两位作为先验信息得到当前位的对数似然比，然后再硬判决译码；第三步，每译出一个比特位都需要反向更新比特，这一点和极化码很相似，不过由于两者的结构不一样，更新的方式也略有不同；第四步，当没有译到crc序列的最后一位时，一直执行译码模式，即前三步的译码过程；此外每次译完一个比特位还需要对路径进行处理，如果译到的是冻结比特保持译码路径数目不变，如果译到非冻结比特且当前路径数没有达到设定的路径数l时，直接将路径扩大一倍，即将原来每条路径都按照当前位是0和1两种情况译码，如果当前译到的是非冻结比特时且已经达到设定的路径数l时，在将路径数目扩大一倍后，还需要剪枝；从2l条路径中选出可靠度相对较高的l条路径保留下来，进入下一位译码；第五步，当译到crc序列的最后一个比特时，进入校验模式，将译码得到的crc校验序列与编码前的校验序列对比；如果相等说明能通过crc校验，否则译码出错，输出译码失败标识，终止译码，以降低计算复杂度，节省计算机资源。

技术总结
本发明公开了一种基于基于滑窗算法的卷积极化码的分段CRC辅助译码方案，主要解决现有SCL，CRC-SCL的复杂度很高以及现有的分段CRC辅助译码算法不能提升性能的问题。其实现方案是：1)进行蒙特卡罗仿真统计每个比特信道的错误概率；2)利用滑窗算法搜索错误概率最高的连续子信道；3)根据2)的搜索结果，在最容易出错的子信道处进行CRC校验，以提高正确路径的保留概率；4)重复上述过程依次添加其他各段CRC。5)进行卷积极化码编码，调制，加噪。6)对接收到的信息序列进行分段译码。本发明与现有的译码算法相比能够在降低计算复杂度的同时又有一定的性能增益，并且与相同条件下的极化码相比也具有更优的译码性能。相比也具有更优的译码性能。相比也具有更优的译码性能。


技术研发人员：雷志明
受保护的技术使用者：汉阴县社会治理智能科技有限责任公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/6/7