本發明涉及信道編譯碼的譯碼，具體的是一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼方法及系統。

背景技術：

1、在信道編碼領域，極化碼作為一種理論上可逼近香農極限的編碼方案，自2009年由arikan提出后受到廣泛關注。二元極化碼通過信道極化效應將獨立信道轉化為可靠與不可靠信道，并已在5g通信標準中應用于控制信道。然而，傳統二元極化碼的譯碼性能在短碼長或中高信噪比場景下存在局限。為提升性能，現有技術采用如連續消除列表譯碼(scl)及其改進算法(如crc輔助scl，ca-scl)，但仍面臨路徑度量計算復雜度高、錯誤傳播等問題，尤其在多元符號映射場景下性能受限。

2、隨著通信系統對高頻譜效率的需求增長，多元極化碼逐漸成為研究熱點。相較于二元極化碼，多元極化碼基于高階有限域構造，其符號級編碼特性能夠更好地適配高階調制，從而提升傳輸效率。然而，多元極化碼的譯碼復雜度隨符號維度呈指數增長，傳統scl算法需遍歷符號域內所有可能值，導致計算資源消耗劇增。此外，現有譯碼方法對多元符號間的關聯性挖掘不足，缺乏高效的低復雜度糾錯機制，制約了其在高可靠性通信系統中的實際應用。

3、當前技術中，針對多元極化碼的譯碼優化多集中于降低路徑擴展的計算量，例如通過簡化符號概率計算或限制搜索空間，但此類方法可能犧牲糾錯性能。同時，比特翻轉譯碼技術在二元極化碼中已證明可通過動態修正關鍵比特錯誤提升性能，但直接擴展至多元域時面臨符號空間離散性增強、翻轉決策準則復雜化等挑戰。

技術實現思路

1、為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼方法及系統。

2、第一方面，本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼方法，方法包括以下步驟：

3、獲取譯碼符號序列以及譯碼符號序列對應的llr值，對譯碼符號序列進行預編碼校驗，若通過校驗，則譯碼結束，其中，譯碼符號序列以及譯碼符號序列對應的llr值基于初始化sc-ms譯碼器并進行譯碼得到；

4、若未通過校驗，則基于譯碼符號序列對應的llr值計算出翻轉位置和翻轉符號值并保存至翻轉矩陣，基于預建的sc-ms符號翻轉譯碼器和翻轉矩陣對譯碼符號進行動態翻轉；

5、再次進行預編碼校驗和最大翻轉譯碼次數判斷，如果通過校驗或達到最大翻轉譯碼次數，譯碼結束，否則重新對譯碼符號進行動態翻轉。

6、結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述預編碼校驗的過程在域上進行，在域上構建信息符號數為、碼長為、預編碼校驗符號數為的多元極化碼，多元極化碼的信息符號和預編碼校驗符號位置集合，其中且，表示集合中的第個元素，碼長，是大于1的正整數，表示有限域，是有限域中的元素個數，且，是大于1的正整數，預編碼矩陣是行列的矩陣，預編碼矩陣中的元素定義在有限域，定義多元極化碼的核變換為：

7、

8、多元極化碼的因子圖共有層，其中，每一層共有個節點，表示多元極化碼的核變換函數，和是第層、第和個節點的符號值，是第層、第個節點的核系數，和是第層、第和個節點的符號值，表示有限域加法，表示有限域乘法，和的值根據式和求得，其中的取值為，的取值為。結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述sc-ms譯碼器的初始化過程如下：

9、初始化長度為的預編碼校驗矢量，其中是矢量中的第個元素，令表示在解碼過程中第層計算所得的llr值，表示第層、第0個節點的llr值，表示第層、第個節點的llr值，以此類推，表示第層、第個節點的llr值，其中；是維的矢量，寫為，表示矢量中的第0個元素，表示矢量中的第個元素，以此類推，表示矢量中的第個元素，其中，初始化第層的llr值為譯碼器從解調器接收的llr值，即。

10、結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述sc-ms譯碼器的譯碼過程包括：

11、基于二進制極化碼串行消除sc譯碼算法的二叉樹遍歷特性和深度為的二叉樹結構，sc-ms譯碼器按照從到的層級順序執行以下操作：

12、更新校驗節點llr值：?當第層、第個節點處于左子樹譯碼階段時，按照下式計算第層、第個節點的llr值：

13、

14、其中表示遍歷下標求矢量的最小值，和是域中的元素，的取值為；

15、更新變量節點llr值：當第層、第個節點處于右子樹譯碼階段時，按照下式計算第層、第個節點的llr值：

16、

17、其中是第層、第個節點的估計符號值，是域中的元素，的取值為；

18、估計葉子節點符號值：當第個節點處于第層時，使用下式對其進行判決，得到第層、第個節點的估計符號值：

19、；

20、其中是域中的元素，表示遍歷下標求矢量中最小值的索引；

21、進行估計符號的反饋：當第層、第和個節點的符號值被判斷后，使用式將第層、第和個節點的估計符號值反饋給第層、第和個節點，更新估計符號值和；

22、重復執行更新校驗節點llr值、估計葉子節點符號值和進行估計符號的反饋的過程，直到計算出第層所有節點的估計符號值，保存譯碼符號序列和其對應的llr值，其中表示第層、第個估計符號，也即第個譯碼符號，表示第層、第個估計符號對應的llr值，也即第個譯碼符號對應的llr值

23、結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述對譯碼符號序列進行預編碼校驗的過程：

24、通過式計算當前譯碼的預編碼校驗矢量，其中表示當前譯碼的信息符號和預編碼校驗符號序列，其中是集合中的元素，表示第層、第個節點的估計符號值，表示預編碼校驗矩陣的轉置，如果，校驗成功，輸出當前譯碼符號序列；如果，校驗失敗，則根據譯碼符號序列對應的llr值計算所有翻轉情況，其中表示第層、第個估計符號，也即第個譯碼符號，表示第層、第個估計符號對應的llr值，即第個譯碼符號對應的llr值。

25、結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述基于譯碼符號序列對應的llr值計算出翻轉位置和翻轉符號值的過程：

26、定義最大翻轉譯碼次數，其中表示翻轉位置最大可能取值個數、表示每個翻轉位置的翻轉符號值最大取值個數，初始化行、列的翻轉矩陣的所有元素為，即，定義兩個行列的矩陣和，初始化值為0，即；定義兩個長度為的矢量和，初始化值為0，即，記第一次sc-ms譯碼得到的譯碼序列符號對應的llr值為，用集合表示集合中的前個元素，即；

27、在初始化后，依次對矩陣中第行數據進行升序排列，將排序后的元素存儲在矩陣中的第行中，排序后的元素對應原數組元素的位置索引存儲在矩陣的第行中，是計數器，每完成一次排序，遞增1；

28、在對所有的完成排序后，取矩陣的第一列元素，對其進行升序排序，將排序后的元素存儲在矢量中，排序后的元素對應原數組元素的位置索引存儲在矢量中；

29、根據矩陣和矢量計算后續符號翻轉譯碼中所有的翻轉情況，并將翻轉情況存儲在翻轉矩陣中，操作如下：設置兩層循環，外層循環為，內層循環為，獲取變量、翻轉位置、翻轉符號值，遍歷兩層循環依次更新矩陣的第行、第列的值為，即，得到翻轉矩陣后，再進行符號翻轉譯碼。

30、結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該方法還包括：所述對譯碼符號進行動態翻轉的過程包括：

31、使用翻轉矩陣動態估計葉子節點符號值：在第次翻轉譯碼中，當第個節點處于第層時，使用下式對其進行動態翻轉，得到第層、第個節點的估計符號值：

32、

33、基于二進制極化碼串行消除sc譯碼算法的二叉樹遍歷特性和深度為的二叉樹結構，初始化變量，按照從到的層級順序更新校驗節點和變量節點llr值、使用翻轉矩陣動態估計葉子節點的符號值并進行符號值的反饋，直到計算出第層所有節點的估計符號值，得到譯碼符號序列后，再進行校驗式和翻轉譯碼次數判斷；

34、校驗式和翻轉譯碼次數判斷的過程：

35、通過式計算當前譯碼的預編碼校驗矢量，其中表示當前譯碼的信息符號和預編碼校驗符號序列，其中是集合中的元素，表示第層、第個節點的估計符號值，表示預編碼校驗矩陣的轉置，如果，校驗成功，譯碼結束，輸出譯碼符號序列；如果，校驗失敗，進行最大翻轉譯碼次數判斷；

36、如果當前翻轉譯碼次數，譯碼結束，輸出譯碼符號序列；如果，更新翻轉譯碼次數，則繼續執行翻轉譯碼，直到通過校驗或者達到最大翻轉譯碼次數。

37、第二方面，為了達到上述目的，本發明公開了一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼系統，包括：

38、譯碼模塊，用于獲取譯碼符號序列以及譯碼符號序列對應的llr值，對譯碼符號序列進行預編碼校驗，若通過校驗，則譯碼結束，其中，譯碼符號序列以及譯碼符號序列對應的llr值基于初始化sc-ms譯碼器進行譯碼得到；

39、動態翻轉模塊，用于若未通過校驗，則基于譯碼符號序列對應的llr值計算出翻轉位置和翻轉符號值并保存至翻轉矩陣，基于預建的sc-ms符號翻轉譯碼器和翻轉矩陣對譯碼符號進行動態翻轉；

40、校驗判斷模塊，用于再次進行預編碼校驗和最大翻轉譯碼次數判斷，如果通過校驗或達到最大翻轉譯碼次數，譯碼結束，否則重新對譯碼符號進行動態翻轉。

41、在本發明的另一方面，為了達到上述目的，公開了一種終端設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器中并能夠在處理器上運行的計算機程序，所述存儲器中存儲有能夠在處理器上運行的計算機程序，所述處理器加載并執行計算機程序時，采用了如上所述的一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼方法。

42、在本發明的又一方面，為了達到上述目的，公開了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器加載并執行時，采用了如上所述的一種適用于多元極化碼的符號翻轉譯碼方法。

43、本發明的有益效果：

44、本發明通過多元有限域符號翻轉策略，顯著提升多元極化碼sc-ms譯碼性能，并有效降低傳統多元極化碼譯碼的路徑搜索復雜度，適用于采用多元極化碼的通信系統。