[发明专利]一种低复杂度的极化码比特交织编码调制方法

摘要

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。

主权项

1.一种低复杂度的极化码比特交织编码调制方法，其特征在于，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：其中，W₁(y₁|x₁)和W₂(y₂|x₂)是传输编码比特的信道，和是极化操作后得到的等效比特信道，为极化码编码序列，是待编码序列，G_N是极化码的生成矩阵，N是极化码的长度，Z(W₁)、Z(W₂)、和分别是相应信道的巴特查理亚系数；当核矩阵为时，巴特查理亚系数的递归式如下：其中，W₁(y₁|x₁)、W₂(y₂|x₂)和W₂(y₃|x₃)是传输编码比特的信道，和是极化操作后得到的等效比特信道，Z(W₁)、Z(W₂)、Z(W₃)、和分别是相应信道的的巴特查理亚系数；步骤三，根据调制阶数m，求解如下优化问题，得到用于进行比特交织的最优置换π：其中，π{1,...,m}表示长度为m的置换，表示长度为m的极化码的第i个等效比特信道，是等效比特信道的巴特查理亚系数，根据极化码所使用的核矩阵，使用与核矩阵相匹配的式(5)或式(7)进行递归计算；步骤四：经步骤三求得最优置换π后，进行极化码构造使用巴特查理亚系数进行码构造，根据极化码使用核矩阵的情况，使用式(5)或式(7)来递归计算N个等效比特信道的巴特查理亚系数其中是等效比特信道的巴特查理系数，记号表示集合{a₁,...,a_N}；完成巴特查理亚系数序列的计算后，对进行排序，选择最小的K个所对应的K个索引位置存放信息比特，其余N‑K个索引位置存放冻结比特，完成极化码构造；步骤五，极化码构造完成后，进行调制把N个极化码编码比特等分为N/m组，每组包含m个比特，记为其中上标p表示第p组，1≤p≤N/m；每组m个比特按π^‑1进行置换，π^‑1表示在步骤三中求得最优置换π的逆置换，置换后的m个比特记为根据星座点和比特标签的映射规则，对应一个星座符号，选择该星座符号作为调制信号；步骤六，对信道接收信号进行解调和译码设信道接收信号为则译码所需的第i个对数似然比为：其中，σ²是加性高斯白噪声过程的方差，C₀和C₁分别是集合和中的元素；通过(9)计算得到对数似然比序列将等分为N/m组，每组包含m个对数似然比，记为p表示第p组，1≤p≤N/m；每组m个对数似然比按π进行置换，置换后的m个对数似然比记为N/m组置换完毕后，将获得的对数似然比序列作为极化码译码器输入，然后进行译码。