[发明专利]一种低复杂度的极化码比特交织编码调制方法

说明书

本发明提出了一种低复杂度极化码比特交织编码调制方法，包括：计算调制星座点集合中各个比特层的巴特查理亚系数；计算巴特查理亚系数在极化码中的递归式；根据调制阶数，求解优化问题，得到用于进行比特交织的最优置换；进行极化码构造；构造完成后进行调制；对信道接收信号进行解调和译码。本发明主要依靠巴特查理亚系数在极化码中的递归式来进行计算降低了针对比特交织编码调制的极化码的构造复杂度，优于现有方法。

技术领域

本发明属于无线通信中的信道编码技术领域，涉及极化码比特交织编码调制方法。

背景技术

极化码是一种新型信道编码技术，它是第一类可以被严格证明达到二进制对称输入离散无记忆信道的对称容量的信道编码技术，已经被确定为第五代移动通信系统中的控制信道编码机制。为实现高频谱效率，必须把极化码和高阶调制相结合。

比特交织编码调制(Bit-interleaved Coded Modulation,BICM)是一种重要的高阶调制方式，BICM方式先对二进制编码序列进行交织，再对交织后的二进制编码序列进行调制。解调时，BICM方式忽略一个星座符号中各个比特的相关性，将一个星座符号中的各个比特视为彼此独立的比特，以此计算软判决度量，然后将软判决度量输入译码器进行译码。尽管BICM方式忽略了一个星座符号中各个比特的相关性，从解调的角度来讲并不是最优的，即BICM方式不能达到编码调制的信道容量，但是BICM方式损失的信道容量很小，并且解调速度快，因此BICM方式广泛应用于实际系统中，例如第四代移动通信系统。

极化码的构造取决于传输编码比特的信道的特性，如果使用二进制调制方式，则传输编码比特的信道是相同的信道，此时极化码构造相对容易。但是，当使用BICM高阶调制方式时，传输各个编码比特的信道不同，这给极化码的构造带来困难。虽然已有一些针对BICM的极化码构造方法，但是这些方法大多基于蒙特卡洛仿真或密度演进，复杂度较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种低复杂度极化码比特交织编码调制方法，主要依靠巴特查理亚系数(Bhattacharyya parameter)在极化码中的递归式来进行计算，与已有的针对BICM的极化码构造方法相比，降低了极化码构造的复杂度。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低复杂度的极化码比特交织编码调制方法，包括如下步骤：

步骤一，计算调制星座点集合中各个比特层的巴特查理亚系数

BICM方式在解调时忽略星座点对应比特之间的相关性，因此传输信道W(Y|C)视为m个独立的比特信道：

W(Y|C)→{W(Y|B₁),...,W(Y|B_m)} (2)其中，是中的一个元素，B_i∈{0,1}是第i比特层上的比特，W(Y|B_i)称为第i个等效比特信道，W(Y|B_i)对应的巴特查理亚系数为：

其中，集合表示中所有第i比特层上对应比特为0星座点，集合表示中所有第i比特层上对应比特为1的星座点，m为调制阶数，y∈Y，Y为输出符号集合；

步骤二，计算巴特查理亚系数在极化码中的递归式

巴特查理亚系数在极化码中的递归关系，由极化码的核矩阵决定，当核矩阵为

时，巴特查理亚系数的递归式如下：