[發明專利]一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法

在審

• 申請號: 201410360054.9
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104079382A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 牛凱;許鄭磊
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 張馳;宋志強

技術領域

本發明屬于信道編碼技術領域，特別是一種基于概率計算的極化碼譯碼器和極化碼譯碼方法。

背景技術

極化碼(Polar?Codes)是2009年由E.Arikan提出的一種被嚴格證明可以達到信道容量的構造性的信道編碼方法。圖1是使用極化碼譯碼的基本結構框圖；圖2是信道極化的基本結構組成示意圖。在進行極化編碼之前，首先要對N＝2ⁿ個獨立的二進制輸入信道(或先后N次反復使用同一個信道，即一個信道的N個可用時隙)，再利用信道極化的基本單元對二進制輸入離散信道反復進行極化，上式中，n為自然數。最基本的信道極化操作是對兩個相同的未經極化的信道W:x→y進行單步極化；其中，x是信道輸入符號的集合，對于二進制輸入信道，x的取值范圍為{0,1}；y是信道輸出符號的集合。如圖2所示，該極化信道的輸入比特分別標記為u₁和u₂，這兩個輸入比特通過一個模二加法器輸出得到x₁，同時將u₂直接賦值給x₂，也即x₁＝u₁⊕u₂，x₂＝u₂，式中⊕為模二加運算。把x₁和x₂分別送入未經極化信道W，其輸出為y₁和y₂。從該信道極化基本單元的輸入(u₁和u₂)和兩個信道的輸出(y₁和y₁)看，原本獨立的兩個未經極化的信道W被合并成一個兩輸入兩輸出的向量信道W₂:x²→y²，其中，運算為笛卡爾積。該向量信道包含兩個子信道(輸入為u₁輸出為y₁和y₂)和(輸入為u₂輸出為y₁和y₂)，這兩個子信道即是兩個極化信道。經過該單步極化過程，從信道容量上看I(W2(1))+I(W2(2))=2×I(W),I(W2(1))≤I(W)≤I(W2(2)),]]>其中I(·)表示求信道容量的函數。也就是說：單步極化后，在和容量保持不變的情況下，相比原本未經極化的信道，極化后的信道容量發生了偏離：一個增加，一個減少。如果對兩組已經完成一次極化操作的信道，再在兩組互相獨立的轉移概率相同的極化信道之間，分別進行單步極化操作，該偏離會更加明顯，這一組單步極化操作被稱為第二層極化操作，而前一組單步極化操作則稱為第一層極化操作。每多做一層極化操作，需要的信道數就會比原先多一倍。因此，對N＝2ⁿ個信道進行完全的極化，共需要n層極化操作，且每一層的極化操作包括了N次單步極化操作。如不加特殊說明，“對N個信道進行極化操作”是指完全極化。