[发明专利]基于混合极化核的极化码的编译码方法

说明书

本发明公开了一种基于混合极化核的极化码的编译码方法，编码方法包括：发射端接收信息比特序列；根据给定的极化核和极化顺序确定极化核的核矩阵的阶数；根据核矩阵的阶数确定每层极化后的码长；根据极化核和每层极化后的码长确定每层重排矩阵；根据极化核和重排矩阵确定每层极化后的生成矩阵；根据极化核和核矩阵的阶数确定分裂信道可靠性度量方法；根据每个分裂信道可靠性度量方法确定分裂信道的可靠性度量参数；根据分裂信道的可靠性度量参数确定冻结比特的位置信息；根据冻结比特的位置信息确定信息序列；根据信息序列和生成矩阵确定编码码字，将编码码字发送给接收端。本发明扩大了码长的可选择范围，满足了通信系统对码长的多种需求。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地指一种基于混合极化核的极化码的编译码方法。

背景技术

在无线通信传输系统中，通常将待传输的信息进行信道编码以提高数据传输的可靠性，保证通信的质量。具体地，信道编码技术是发射端对信息数据进行编码以获取编码比特，并对编码比特进行交织，将交织后的比特映射成调制符号，然后通过通信信道来处理和发送调制符号，接收端接收到调制符号后，通过解调和译码恢复成信息数据。

为了实现可靠的信号传输，编码学家提出了多种纠错码技术，如 RS码、卷积码、Turbo码等，并在各种通信系统中得到了广泛的应用。在2008年的国际信息论ISIT会议上，Erdal Arikan教授首次提出了信道极化的概念，这种理想的编码方式使我们能够在一个噪声信道中以理论上最小的差错率和最快的速度进行信息传输。极化码是基于信道极化理论完成的，将信道极化以后，通信信道可以被极化为全噪比特信号和无噪比特信道。极化码在进行编码时，可以将要传送的信息比特放在无噪比特信道上传输，而在全噪比特信道上传输冻结比特。因此，当码长趋于无穷大时，系统容量可以达到香农极限，而且由于极化码具有相对简单的编译码复杂度，因而得到了越来越广泛的应用。

现有技术中，经典的极化码编码方法是基于二阶极化核，极化码的码长可选为N＝2ⁿ(其中，n是整数)，码率的可选范围为K/N＝2^m(其中，m是整数)。一方面，由于经典的二阶极化核的极化码的码长被严格定义为2的幂次方，因而其码长的选择十分有限，当在工程应用中使用有限码长的极化码时，信道不能完全极化，只能选用可靠性较差的信道传送信息位，从而导致误码率性能较差。另一方面，有限的码长会导致在编码构造上受到限制，而实际的通信系统对于码长的需求是多种多样的，因而现有的极化码编码方法会限制其在通信系统中的应用。

现有技术中，最常见的极化码译码的方式是SC(Successive Cancellation,串行抵消)译码，然而，由于SC译码算法的逐比特译码特性意味着对第i个比特进行译码时，必须要有前面所有比特的译码结果，因而导致译码器的吞吐量降低且不利于高速通信。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，而提出一种基于混合极化核的极化码的编译码方法，通过拓展极化码的码长和码率的选择范围并采用并行译码，不仅改善了误码性能并使极化码的编码构造更灵活，而且提高了译码器的吞吐量。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于混合极化核的极化码的编码方法，所述方法包括如下步骤：

(1)发射端接收信息比特序列；

(2)根据给定的极化核F₁，F₂…F_r和极化顺序，确定极化核的核矩阵的阶数m₁，m₂…m_r；

(3)根据极化核的核矩阵的阶数m₁，m₂…m_r，通过公式(a1)确定每一层极化后的码长N₁，N₂…N_r，其中，初始条件为N₁＝m₁，