[发明专利]极化码码重分布的计算方法

说明书

本发明属于通信网络技术领域，具体涉及一种极化码码重分布的计算方法。本发明的方法包括以下步骤：将码长为N的极化码的全零码字进行BPSK调制后通过无噪AWGN信道进行传送；从所述无噪AWGN信道接收软信息，并设置生存路径条数L；进行列表串行抵消译码得到的L个码字；计算各码字的重量，并统计码重分布。本发明的技术方案基于列表串行抵消译码方法，仅从硬盘中读取所需的数据，也仅向硬盘写入需要更新的数据，同时对过期的数据尽早删除，不仅节省了硬盘存储空间，同时也极大降低了计算机运算时间。

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，具体涉及一种极化码码重分布的计算方法。

背景技术

极化码是由Erdal Arikan提出的目前唯一具有明确编码结构且具有低复杂度编码方案的香农极限可达的信道编码，已被接纳为5G通信标准的一种信道编码方案。极化码的构造是基于信道极化，假设有N(＝2^m，m0)相互的独立的容量为I(W)的信道W。这N个信道可以通过信道合并和信道分裂两种操作经过多次的迭代极化。随着码长N的增加，分裂之后的信道将向两个极端发展：其中一部分分裂信道会趋近于完美信道，即信道容量趋近于1的无噪声信道；而另一部分分裂信道会趋近于完全噪声信道，即信道容量趋近于0的信道。对于信道容量为1的可靠信道，可以直接放置消息比特而不采用任何编码；而对于信道容量为0的不可靠信道，可以放置发送端和接收端都事先已知的冻结比特。

由于极化后的信道之间存在前后依赖关系，Erdal Arikan根据这个特点提出了采用串行抵消方法(SC)对极化码进行译码。这种方法的具有O(NlogN)的译码复杂度，该译码方法的性能完全取决于信道极化。当码长趋近于无穷时，由于各个分裂信道接近完全极化(其信道容量为0或者为1)，毎个消息比特都会获得正确的译码结果，可以在理论上使得极化码达到信道的对称容量I(W)。然而，在有限码长下，由于信道极化并不完全，依然会存在一些消息比特无法被正确译码。当前面某个消息比特的译码中发生错误之后，由于译码器在对后面的消息比特译码时需要用到之前的消息比特的估计值，这就会导致较为严重的错误传递。因此，对于有限码长的极化码，采用SC译码往往不能达到理想的性能。

为了避免严重的错误传递，获得更好的译码性能，Tal和Vardy提出了改进的列表串行抵消译码方法(SCL)，这种译码方法引入了生存路径数量L，增加每一层路径搜索后允许保留的候选路径数量，从串行抵消方法的仅允许选择“最好的一条路径进行下一步扩展”改为“最大允许选择最好的L条路径进行下一步扩展”，其中，最好路径选择通过计算路径度量值确定。当L＝1时，SCL译码方法退化为SC译码；当L＝2^K(K为信息位长度)时，SCL译码等价于最大似然译码。

由于极化码是基于信道极化构造的信道编码，因此，对于给定码率，当信道参数变化时，用于传输比特信息的信道可能不同，此时对应的生成矩阵也就不同(由于极化码是一种线性信道编码)。在给定信道参数范围和给定码率下，也可能会得到多个不同的生成矩阵。对于线性分组码，在最大似然译码方法下，其性能的界限可以由这个分组码的距离谱(也称为码重分布)来估计得到。在极化码的研究中，通常会希望通过每个极化码实现的距离谱分析列表串行抵消算法的性能之间的关系，为获得数量更多的距离和更为精确的距离谱，需要设置足够大的生存路径数量，但这种方法对计算的存储空间要求很高，普通计算机难以胜任。Liu等人提出一种可以在普通计算机上运行的方法，这种方法是将中间的数据暂存在计算机硬盘上，在Liu的方法中，每条路径的所有层的软信息和比特信息都存储在同一个文件中。在数据更新过程，这些数据将同时被读或写，尽管其中某些层的数据并未参与数据更新。这种处理方法不仅增加了数据读写的时间，而且过时的数据再次回写到硬盘上也占用存储空间。

发明内容

本发明的目的之一在于克服以上缺点，提供一种降低存储空间复杂度和运算时间复杂度的极化码码重分布计算方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种极化码码重分布的计算方法，包括以下步骤：