[发明专利]衰落信道下基于译码比特可靠性的Polar码删余方法

摘要

本发明公开了衰落信道下基于译码比特可靠性的Polar码删余方法。发送端将信息比特进行编码，根据需要的码率得到要删余的比特位数，计算每个比特信道的译码错误概率。将错误概率较高的pn位比特删余，将剩下的N‑pn位码字经过衰落信道传输；在接收端，译码器接收到N‑pn位码字y后，对序列进行扩展，对于未经信道传输的pn位比特信息，视为“0”和“1”的概率相同；最后根据扩展后的y进行译码判决。本发明能够从信道噪声对译码结果的影响方面考虑，根据译码比特的可靠性的大小来进行删余位的选取，更具适用性。实际通信中信道多为衰落信道，在衰落信道下进行删余Polar码的构造，并依据译码比特的可靠性进行删余，结果更具一般性且适用于删余码率较高的情况。

主权项

1.衰落信道下基于译码比特可靠性的Polar码删余方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：发送端将信息比特进行编码，编码公式为：其中G_N为N*N的生成矩阵，并且B_N为比特翻转矩阵，步骤2：若原码码率为R，根据需要的码率r，得到要删余的比特位数：pn＝N‑N*R/r；步骤3：P_e(u_i)是信息u_i在前i‑1个信息比特被正确译码情况下，子信道不能被正确估算的概率，即错误概率，于是P_e(u_i)表示在输入的基础上估算u_i的错误概率，前i‑1个比特全部被正确译出，第i个比特ui译码发生错误的概率：上式Pe(ui)表示R的期望，其中R为：R是对数似然比的平方根，将计算合成信道的对数似然比的均值等效成Pe(ui)；衰落信道包含乘性噪声和加性噪声，信号的相位估算为：yi＝α i xi exp(j θ i )+ni 其中ni为高斯噪声，服从分布为N(0,σ2)的高斯分布，θi为相位干扰，α为信道增益，服从莱斯分布，其概率密度函数为：式中，β为直射波分量的最高幅值，σ2为信道中高斯噪声的方差，I0(·)为第一类零阶修正贝塞尔函数，当β＝0，莱斯分布转化为瑞利分布，I0(0)＝1，其概率密度函数为：当β趋近于无穷时，直射分量上集中了绝大部分能量，在输入变量趋近于无穷时，贝塞尔函数近似为：此时，莱斯分布转化为正态分布，概率密度函数为：用莱斯因子K来表示莱斯信道的反射和散射能量之比为：K趋近于0时，随着直射分量的消失，莱斯分布近似为瑞利分布；K趋近于无穷时，这时无散射路径能量，莱斯分布近似为正态分布；在分析莱斯信道时，准确估算到相位，同时，假设符号间是相互独立的，即不相关，信号经过此信道后的输出写为：其中ai,bi～N(0,σ2)，β是直射波分量的最高幅值，将α的概率密度函数改写为与莱斯因子K有关的表达式：这里假设ai,bi～N(0,1)，则信道的输出y写为：莱斯信道在已知增益α时，y在x的条件下，其概率密度函数为：根据初始对数似然比的计算公式L(i)(yi)＝W(yi|0)/W(yi|1)得到初始对数似然比为：在计算初始对数似然比时把莱斯因子K分别取0和10dB，此时信道分别为瑞利信道和莱斯信道，将似然比的初值代入下面递归关系，计算得到所有比特信道的对数似然比：多次计算比特信道的对数似然比，然后求其均值R；步骤4：将错误概率较高的pn位比特删余，将剩下的N‑pn位码字经过衰落信道传输；步骤5：在接收端，译码器接收到N‑pn位码字y后，对序列进行扩展，对于未经信道传输的pn位比特信息，认为“0”和“1”的概率一样；步骤6：根据扩展后的y利用下式进行译码判决：其中hi:YN×Xi‑1→X,i∈S，定义为：