一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法及系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法及系統(tǒng)，方法包括：將預設編碼長度的比特信息進行線性合并和拆分，得到相互關聯的比特信道；將比特信道進行極化運算，得到奇數項信道的巴哈塔切亞參數及偶數項信道的巴哈塔切亞參數；根據奇數項信道的巴哈塔切亞參數對應的集合抽樣提取5類參數表達式；將5類參數表達式進行極化碼構造，得到與5類參數表達式分別對應的鏈表；根據SCL?CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，獲取誤比特率及誤塊率最低的參數表達式作為編碼構造參數。本發(fā)明專利技術實現了極低的誤比特率以及誤塊率，同時還具有最低的計算復雜度。

A method of making use of Baja Taqieya polarization code and system structure parameters

The invention discloses a method for using Baja Taqieya parameters to construct polarization code and system and method includes: bit information will default encoding length linear merge and split, get bit connected; the bit channel polarization operation, Baja Taqieya parameters odd channel parameters and even a Baja Taqieya channel according to the Baja Taqieya collection; sampling parameters odd channel corresponding to the extraction of 5 kinds of parameter expression; 5 parameter expression constructed by polarization code, corresponding with 5 kinds of parameters respectively list decoding; according to the SCL CRC algorithm with the parameters of 5 kinds of expressions corresponding to the access list, the bit error rate and error the lowest rate of expression as a parameter block encoding structural parameters. The invention achieves very low bit error rate and error block rate, and also has the lowest computational complexity.

【技術實現步驟摘要】
一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法及系統(tǒng)
本專利技術涉及信道編碼
，尤其涉及的是一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法及系統(tǒng)。
技術介紹
在信道編碼
，達到香農極限容量是最優(yōu)方案。之前提出的Turbo碼以及LDPC碼，在性能上已經十分的接近于香農極限容量，而且這兩種編碼技術也現代通信領域中得到了廣泛的推廣和應用。然而到目前為止仍然沒有可靠的理論能夠證明這兩種編碼技術可以達到香農極限，而且Turbo碼和LDPC碼還存在編解碼復雜度高的問題。Arikan終于在2009年使用了信道極化的概念提出了一種前所未有的編碼技術--極化碼，這種編碼可分析性極強，最重要的是其擁有編解碼復雜度低的特質。信道極化的特點可以描述為以下：在給定的信息序列被發(fā)送到信道之前，先將給定的這N(N＝2n)個比特序列位虛擬成N個“比特信道”，然后再對這N個虛擬的“比特信道”進行線性合并和拆分運算。這種線性運算操作可以具體描述為以下過程：通常情況下，給定W:X→Y來描述二進制離散無記憶信道，其中W表示信道，X和Y分別表示信道的輸入以及輸出的比特集合，而且這兩個集合都是在{0,1}中進行取值。W(y|x),x∈X,y∈Y可以用來表示這個信道的轉移概率。這里為了方便表達，用WN來表示由N個W信道所構成的信道向量。因此由單個信道W:X→Y拓展到N信道時，這N信道向量的映射關系可以描述為WN:XN→YN，同時N信道的轉移概率可以表示為N的取值越大，需要進行的線性運算的次數就越多。當N足夠大時，這N個虛擬的“比特信道”在進行極化運算之后，信道的容量會呈現出兩極分化的現象，一部分信道的容量會趨近于“1”，而另一部分“比特信道”的容量會趨近于“0”。容量為“1”的這部分信道稱之為無噪信道，容量為“0”的信道就稱為純噪聲信道。上述提到的極化運算過程可以由圖1，圖2，圖3來具體呈現。給定原始信道的初始對稱容量為I(W)＝0.5，4個對稱的二進制信道(W,W,W,W)經過兩次線性合并與拆分運算之后就得到另外4個信道拆分之后所得到的信道容量分別為0.0535，0.5725，0.4275，0.9465。在給定的編碼長度N不斷的增大的過程中，很明顯的可以發(fā)現越來越多的信道的容量會趨近于“0”和趨近于“1”，這樣也就呈現出了一種兩極分化的現象，簡稱為極化現象。，當然極化要呈現出兩極均勻的狀態(tài)才是合理的。提到信道極化的概念，在這里必須重視兩個十分重要的參數，信道的對稱容量I(W)和信道的巴哈塔切亞參數Z(W)。信道的對稱容量I(W)的定義式為：信道的巴哈塔切亞參數(也可以稱之為信道的極化速率)的原始定義式為：結合信息序列的互信息鏈法則以及上面所描述的4信道的極化過程可以得到：當將其推廣到N信道的場景時，即可得到：當信道為二進制離散無記憶信道時，巴哈塔切亞參數Z(W)可以被視作最大似然判決錯誤概率的上限，換句話說可以將滿足條件Z(W)≤ξ的信道視為無噪信道，而將滿足條件Z(W)≥1-ξ的信道看作是純噪信道，這里的參數ξ滿足0≤ξ≤1。而在Arikan的文章中已經給出在二進制離散無記憶信道下巴哈塔切亞參數和信道的對稱容量是滿足I(W)+Z(W)≥1的，在BEC信道中上面的不等式中的等號是成立的。構造極化碼最重要的環(huán)節(jié)就是要知道如何準確的選取信息位，想要在對稱容量為“1”的比特信道上傳送所需要的信息位，首先得想辦法將這些理想的比特信道給挑選出來，而這些選擇理想信息位的方法稱為極化碼的編碼構造算法。前面已經提到巴哈塔切亞參數Z(W)是衡量信道可靠性的一個特別重要的標準，從巴哈塔切亞參數的定義式可以分析得知參數Z(W)的值越小比特信道的性能也就越可靠，既而也可以得知極化碼編碼構造算法的最終目標就是以最精確的方式來挑選出這些Z(W)值極小的信道。因此，現有技術還有待改進和發(fā)展。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法及系統(tǒng)，旨在解決現有技術中編碼構造技術的計算復雜度高以及信道極化速度慢的問題。本專利技術的技術方案如下：一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其中，所述方法包括以下步驟：A、將預設編碼長度的比特信息進行線性合并和拆分，得到相互關聯的比特信道；B、將比特信道進行極化運算，得到奇數項信道的巴哈塔切亞參數及偶數項信道的巴哈塔切亞參數；C、根據奇數項信道的巴哈塔切亞參數對應的集合抽樣提取5類參數表達式；D、將5類參數表達式進行極化碼構造，得到與5類參數表達式分別對應的鏈表；E、根據SCL-CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，獲取誤比特率及誤塊率最低的參數表達式作為編碼構造參數。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其中，所述步驟A具體包括：A1、預先設編碼長度為N，其中N為大于0的正整數；A2、將N位比特信息位虛擬為N個相互獨立的信道；A3、將N個信道進行線性合并和拆分，得到N個相互關聯的比特信道。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其中，所述步驟B中將N個相互關聯的比特信道進行極化運算，得到偶數項信道的巴哈塔切亞參數和奇數項信道的巴哈塔切亞參數其中i為小于或等于N/2的正整數。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其中，所述步驟C中具體包括：C1、將奇數項信道的巴哈塔切亞參數記為C2、取m1＝0.1、n1＝0.9時，得到第一類參數表達式記為取m2＝0.3、n2＝0.7時，得到第二類參數表達式記為取m3＝0.5、n3＝0.5時，得到第三類參數表達式記為取m4＝0.7、n4＝0.3時，得到第四類參數表達式記為取m5＝0.9、n5＝0.1時，得到第五類參數表達式記為所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其中，所述步驟E中根據SCL-CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，將5類參數表達式所對應的極化碼分別在BSC信道以及高斯信道下的誤比特率以及誤塊率，得到誤比特率以及誤塊率最小的參數表達式作為編碼構造參數。一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的系統(tǒng)，其中，包括：線性處理模塊，用于將預設編碼長度的比特信息進行線性合并和拆分，得到相互關聯的比特信道；極化運算模塊，用于將比特信道進行極化運算，得到奇數項信道的巴哈塔切亞參數及偶數項信道的巴哈塔切亞參數；抽樣模塊，用于根據奇數項信道的巴哈塔切亞參數對應的集合抽樣提取5類參數表達式；極化碼構造模塊，用于將5類參數表達式進行極化碼構造，得到與5類參數表達式分別對應的鏈表；解碼及獲取模塊，用于根據SCL-CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，獲取誤比特率及誤塊率最低的參數表達式作為編碼構造參數。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的系統(tǒng)，其中，所述線性處理模塊具體包括：編碼長度預設單元，用于預先設編碼長度為N，其中N為大于0的正整數；虛擬化單元，用于將N位比特信息位虛擬為N個相互獨立的信道；關聯單元，用于將N個信道進行線性合并和拆分，得到N個相互關聯的比特信道。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的系統(tǒng)，其中，所述極化運算模塊中將N個相互關聯的比特信道進行極化運算，得到偶數項信道的巴哈塔切亞參數和奇數項信道的巴哈塔切亞參數其中i為小于或等于N/2的正整數。所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的系統(tǒng)，其中，所述抽樣模塊具體包括：推導單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：A、將預設編碼長度的比特信息進行線性合并和拆分，得到相互關聯的比特信道；B、將比特信道進行極化運算，得到奇數項信道的巴哈塔切亞參數及偶數項信道的巴哈塔切亞參數；C、根據奇數項信道的巴哈塔切亞參數對應的集合抽樣提取5類參數表達式；D、將5類參數表達式進行極化碼構造，得到與5類參數表達式分別對應的鏈表；E、根據SCL?CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，獲取誤比特率及誤塊率最低的參數表達式作為編碼構造參數。

【技術特征摘要】
1.一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：A、將預設編碼長度的比特信息進行線性合并和拆分，得到相互關聯的比特信道；B、將比特信道進行極化運算，得到奇數項信道的巴哈塔切亞參數及偶數項信道的巴哈塔切亞參數；C、根據奇數項信道的巴哈塔切亞參數對應的集合抽樣提取5類參數表達式；D、將5類參數表達式進行極化碼構造，得到與5類參數表達式分別對應的鏈表；E、根據SCL-CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，獲取誤比特率及誤塊率最低的參數表達式作為編碼構造參數。2.根據權利要求1所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括：A1、預先設編碼長度為N，其中N為大于0的正整數；A2、將N位比特信息位虛擬為N個相互獨立的信道；A3、將N個信道進行線性合并和拆分，得到N個相互關聯的比特信道。3.根據權利要求2所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述步驟B中將N個相互關聯的比特信道進行極化運算，得到偶數項信道的巴哈塔切亞參數和奇數項信道的巴哈塔切亞參數其中i為小于或等于N/2的正整數。4.根據權利要求3所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述步驟C中具體包括：C1、將奇數項信道的巴哈塔切亞參數記為C2、取m1＝0.1、n1＝0.9時，得到第一類參數表達式記為取m2＝0.3、n2＝0.7時，得到第二類參數表達式記為取m3＝0.5、n3＝0.5時，得到第三類參數表達式記為取m4＝0.7、n4＝0.3時，得到第四類參數表達式記為取m5＝0.9、n5＝0.1時，得到第五類參數表達式記為5.根據權利要求4所述利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的方法，其特征在于，所述步驟E中根據SCL-CRC算法對與5類參數表達式分別對應的鏈表進行解碼，將5類參數表達式所對應的極化碼分別在BSC信道以及高斯信道下的誤比特率以及誤塊率，得到誤比特率以及誤塊率最小的參數表達式作為編碼構造參數。6.一種利用巴哈塔切亞參數構造極化碼的系統(tǒng)，其特征在于，包括：...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：何業(yè)軍，張威，蓋寶宏，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44