摘 要：考慮5G協(xié)議中的抽頭延遲信道模型，針對分段循環(huán)冗余比特自適應（SCAD-SCL）極化譯碼算法未考慮信噪比對接收序列對數(shù)似然比影響的問題，提出SCAD-SCL的后處理（PSCAD-SCL）譯碼算法。通過仿真確定用于提高可靠性設定的常數(shù)和不可靠對數(shù)似然比的數(shù)目，翻轉(zhuǎn)并適當放大不可靠的對數(shù)似然比值，從而提高誤比特率性能。仿真結(jié)果表明，PSCAD-SCL的誤比特率在信噪比1～3 dB優(yōu)于原有SCAD-SCL譯碼算法。在誤比特率為10-4時PSCAD-SCL較SCAD-SCL算法性能提升了約0.3 dB，提出算法能夠提升5G傳輸性能。

關鍵詞：5G； 抽頭延遲信道模型； 極化碼； 分段循環(huán)冗余； 后處理

中圖分類號：TP911.22文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695（2023）08-034-2457-04

doi：10.19734/j.issn.1001-3695.2022.10.0633

Post-processing scheme for polar decoding in 5G tap delay model

Shen Yuanyuan Ma Xiurong Shan Yunlong

（1.School of Integrated Circuit Science amp; Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384， China; 2.Engineering Research Center of Communication Devices amp; Technology， Ministry of Education， Tianjin 300384， China）

Abstract：Considering the tap delay channel model in 5G protocol， and aiming the problem that the segmented cyclic redundancy bit adaptive （SCAD-SCL） polarization decoding algorithm does not consider the influence of SNR on the log-likelihood ratio of the received sequence， this paper proposed the post-processing（PSCAD-SCL） decoding algorithm for SCAD-SCL. The algorithm determined the number of constant and unreliable log-likelihood ratio used to improve the reliability setting through simulation， and fliped and appropriately enlarged the unreliable log-likelihood ratio to improve the bit error rate performance. The simulation results show that the bit error rate of PSCAD-SCL is better than the original SCAD-SCL decoding algorithm in the signal-to-noise ratio of 1～3 dB. When the bit error rate is 10-4， the performance of PSCAD-SCL algorithm is about 0.3 dB higher than that of the SCAD-SCL algorithm. The proposed algorithm can improve 5G transmission performance.

Key words：5G; tapped delay channel model; polar code; segmented cyclic redundancy check; post-processing

2016年11月，3GPP組織將極化碼定為第五代移動通信（5G）系統(tǒng)增強移動寬帶場景中控制信道的編碼方案［1］。極化碼［2］是一種在無限碼長的情況下經(jīng)理論證明可以達到信道容量的信道編碼。但在較短的碼長時，極化碼糾錯性能會下降。為提升譯碼性能，學者們提出了多種譯碼算法。

極化碼的發(fā)明者Arikan教授［3］首先提出了連續(xù)抵消（successive cancellation，SC）極化譯碼算法，該算法以深度優(yōu)先為原則，輸出一條譯碼路徑，在碼長較長時譯碼性能良好，但在碼長較短時，信道極化不完整且譯碼時僅存儲1條譯碼路徑，正確譯碼路徑被保留的概率較低，譯碼性能較差。Tal等人［4］提出了列表大小為L的連續(xù)抵消列表（successive cancellation list，SCL）極化譯碼算法，該算法以廣度優(yōu)先為原則，輸出L條譯碼路徑，選擇最優(yōu)解完成譯碼，譯碼性能有很大提升，但保留的L條譯碼路徑可能不包含正確路徑。Niu等人［5］提出了循環(huán)冗余比特輔助的連續(xù)抵消列表（CRC-aided SCL，CA-SCL）譯碼算法，進一步提高了譯碼性能，但譯碼延遲較高。Li等人［6］提出了基于CA-SCL的自適應SCL譯碼算法（adaptive SCL，AD-SCL），自適應列表大小L，可在信噪比高時降低譯碼延遲，但在信噪比低時需要較多次重新譯碼，譯碼延遲較高。

近年，王瓊等人［7］提出了分段循環(huán)冗余比特輔助自適應（segmented-CRC adaptive SCL，SCAD-SCL）譯碼算法，在信噪比低時譯碼延時較低，誤比特率與AD-SCL算法相近。為提高誤比特率性能，受基于CA-SCL后處理算法［8］啟發(fā)，本文提出了分段循環(huán)冗余比特自適應極化譯碼的后處理（post-proces-sing segmented-CRC ADaptive SCL，PSCAD-SCL）算法，該算法對傳輸中某些不可靠的接收似然比值進行處理完成重新譯碼，得到了更好的譯碼性能。

1 極化碼基本原理

極化碼基于信道極化現(xiàn)象［9］，將N個獨立信道遞歸計算成N個極化信道，劃分為信道容量趨于1的可靠信道和信道容量趨于0的不可靠信道。

1.1 5G極化碼編碼

1.2 PSCAD-SCL譯碼算法

2 5G抽頭延遲模型及協(xié)議實現(xiàn)

2.1 抽頭延遲模型

2.2 5G協(xié)議中的抽頭延遲模型

3 仿真分析

3.1 仿真參數(shù)設置

3.2 仿真性能分析

3.3 結(jié)果分析

4 結(jié)束語

本文考慮5G協(xié)議中的抽頭延遲信道模型［15］，改善SCAD-SCL譯碼算法性能，提出PSCAD-SCL算法。優(yōu)化接收對數(shù)似然比值進行重新譯碼，降低信道噪聲引起錯誤的概率。仿真結(jié)果表明，PSCAD-SCL與原始SCAD-SCL算法相比，誤比特率性能提升較大，復雜度增加較小。未來可繼續(xù)研究其他譯碼算法，使用后處理思想提升其性能。

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