[发明专利]一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统，方法包括以下步骤：设计Polar编译码树；利用设计的Polar编译码树，进行编码；进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；根据得到的后验概率，进行SC译码；叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。本发明针对Polar码的译码树，根据其极化结果来替换子树，从而实现灵活多样的级联编译码方案，使用不同的级联方案，可以从性能或者时延上获得增益。

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，具体涉及一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统。

背景技术

2009年土耳其教授Arikan提出Polar码(极化码)，Polar码是5G无线通信系统的标准编码方案。Polar码的主要译码方案是SC译码(连续对消译码)，在Polar码码长无限长时，使用SC译码可以逼近最大似然译码(ML)性能。SC译码，及其改进SCL(连续对消列表译码)、CRC-SCL译码是Polar码的主流译码方案，其性能优越，但主要问题是SC译码是串行译码，译码时间延迟较长，从而限制Polar码译码的吞吐量。

现有技术中有技术方案为提升Polar码的吞吐量，将Polar码译码树进行特殊处理。对于全为冻结比特的子树，即可直接返回全0，不用继续进行SC译码；而针对全黑的子树即可直接进行硬判决，不用继续进行SC译码。这些特殊处理减少了SC译码的译码时延。但是，该技术方案仅仅是针对节点特殊节点进行考虑，其仅仅没有考虑编码级联和译码方法和结合，无法改善SC译码等方案的性能，目标仅仅为减少时延，且有些处理会造成性能损失。其根本原因是该方案仅仅是对译码树译码方式的特殊处理，并未对译码子树和译码方法进行本质修改。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统，方法通过使用树结构来看待Polar码的编译码过程，使用其信道极化结果，根据极化结果来判断信道容量的分配，从而选择适当的编译码方式，来构造多样灵活的Polar码级联其他码的编码方案。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，应用于通信系统，包括以下步骤：

设计Polar编译码树，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码复杂度低、时延低；

利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；