[发明专利]一种比特交织极化编码调制方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种比特交织极化编码调制方法及装置，其中，该方法包括：根据最大互信息条件，计算目标比特序列所对应的M维星座图中各星座点的连续概率分布值P(x_i)，构建以M维星座图中各星座点为叶节点的哈夫曼树，将P(x_i)按照最靠近的2^‑k进行离散化，得到星座点的离散概率分布集合，将得到的星座点的离散概率分布集合与格雷映射相结合，取s>log₂M，获得星座点的不等概率星座图。应用本发明实施例所提供的技术方案，在相同的信道容量时，不等概率分布星座图所需要的信噪比要低于等概率星座图所需要的信噪比，提高了系统性能。

技术领域

本发明涉及数字通信系统领域，特别涉及一种比特交织极化编码调制方法及装置。

背景技术

E.Arikan在2009年提出极化码(Polar Codes)这一种可构造的新型信道编码方式，他从理论上证明极化码可以通过O(NlogN)的编译码复杂度达到离散对称信道的信道容量，其中N＝2ⁿ为信道编码码长，n为自然数。极化码的基本极化单元如图1所示，最基本的操作是对两个独立同分布信道进行合并和分割操作，其中对于二进制输入信道，取值为{0,1}，为信道输出符号集合。如图1所示，u₁、u₂为极化单元输入，两者均为二进制比特。将两输入信号作模二加操作得到x₁，然后将u₂直接赋值给x₂，即可得到x₁＝u₁⊕u₂,x₂＝u₂。最后将以u₁、u₂作为两个独立时隙的信道输入，得到两个信道输出符号y₁、y₂，则可以得到合并后的信道转移概率函数为W₂(y₁,y₂|u₁,u₂)＝W(y₁|u₁⊕u₂)W(y₂|u₂)。接下来将合并之后得到的信道分割为两个具有相关性的子信道和其中输入为u₁、输出为y₁y₂；输入为u₂输出为y₁y₂u₁。其转移概率密度函数分别为：

由上式可得其中I(·)表示信道容量函数。也就是说按照如上的信道变换，得到的两个子信道容量的和保持不变，信道出现了向两级分化的现象，称之为极化现象。如果对两个基本极化单元得到的四个子信道按照转移概率分布相同的原则分为两组，然后分别送入下一级基本极化单元，极化现象会更加明显。按照上述方案，对于编码码长为N＝2ⁿ的信道编码器，最多可以进行n级极化操作，并且每一级均有个基本极化单元。对于N＝2ⁿ长的比特序列进行极化编码均进行n级极化操作，所得的子信道记为

理论上已经证明，对于任意二进制输入对称信道W经过n级极化操作得到的子信道集合当N＝2ⁿ趋向于无穷大的时候，会出现一部分信道的容量为1，其余子信道为0的现象，并且容量为1的信道所占的比重等于原始信道容量I(W)。在容量为1的子信道上传输信息比特，在容量为0的子信道上传输双方都已知的固定比特，该信道称之为固定信道，一般来说在固定信道上都是传输全零序列。

图2为码长为N的信道极化编码器的递归结构示意图，其中基本极化单元结构如图1所示。