[发明专利]任意码长的Polar码编码方法

说明书

本发明公开了一种任意码长的Polar码编码方法，包括确定编码参数；对所有用于传输信息的子信道进行标记，对特定信噪比下的若干个子信道的信道容量进行排序并将排序后的信道索引序列进行存储；设定极化核并计算中间矩阵和需要删除的行数；计算得到初始约化矩阵；对初始约化矩阵进行判定和修正得到新的极化矩阵；构造信息序列并进行极化编码，得到最终的编码序列。本发明使得Polar码的编码器输出的编码序列可以是任意码长，提高了Polar码在5G应用中应用灵活性；尽可能避免了信息位的漏失，保证了信息的有效传送同时降低了译码误码率，提升了通信系统的性能，具有更高的数字通信系统应用性。

技术领域

本发明具体涉及一种任意码长的Polar码编码方法。

背景技术

Polar码，即Polar Codes，极化码，是2009年由土耳其教授E.Arikan提出的一种新型信道编码方案，该方法基于信道极化理论，是第一种能够通过严格的数学方法证明达到香农极限的编码方式。在进行极化编码之前对N＝2ⁿ个独立的二进制输入信道W(或者对于一个信道在不同时隙内反复使用N次)依据如图1所示的极化单元进行极化，在经过信道合并(Channel Combination)和信道分裂(Channel Splitting)操作之后得到N个相互关联的极化信道，并且在信道极化之后，所有分裂子信道的信道容量都会发生变化，一部分增大趋近于1，我们称之为无噪声信道。另一部分趋近于0，我们称之为纯噪声信道。信道极化过程如图2所示。码长N为1024的信道极化后的信道容量分布也在图3中给出。

传统极化码由Kronecker幂构造，这种构造方式只能构造码长为2ⁿ(n＝1,2,...)的Polar码，尽管其他码长的Polar码可以通过利用BCH等其他极化核来进行构造，但是码长仍然受限于核长的幂次，且这种构造方式的译码结构较为复杂。这大大影响了Polar码在数字通信领域的应用灵活性。而目前的部分通过删除部分码字比特的方式来实现任意码长的构造方法虽然实现了任意码长的构造，但是其译码误码率却大幅增高，严重损失了通信系统的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便且不需要进行码字删除的任意码长的Polar码编码方法。

本发明提供的这种任意码长的Polar码编码方法，包括如下步骤：

S1.根据编码需求，确定编码参数；

S2.首先对所有用于传输信息的子信道进行标记，然后对特定信噪比下的若干个子信道的信道容量进行排序，并将排序后的信道索引序列进行存储；

S3.设定极化核，并根据设定的极化核及编码参数计算中间矩阵和需要删除的行数；

S4.根据步骤S3得到的中间矩阵和需要删除的行数，计算得到初始约化矩阵；

S5.对步骤S4得到的初始约化矩阵进行判定和修正，从而得到新的极化矩阵；

S6.根据步骤S5得到的新的极化矩阵，构造信息序列并进行极化编码，从而得到最终的编码。

步骤S1所述的确定编码参数，具体包括信息位长度K、预编码长度N和编码长度M；预编码长度为通过传统极化编码所需要的固定编码长度；K＜M＜N，且N＝2ⁿ，为向上取整函数。

步骤S2所述的对所有用于传输信息的子信道进行标记，对特定信噪比下的若干个子信道的信道容量进行排序，并将排序后的信道索引序列进行存储，具体为将所用于传输信息的预子信道标记为W₁,W₂,...,W_N，采用巴氏参数法对特定信噪比下N个子信道的信道容量进行排序，并将排序后的信道索引序列存为信道容量矩阵p＝[W_i W_j W_m … W_z]。