[發明專利]用于確定糾錯碼系統的特征的方法和裝置

有效

• 申請號: 201680057912.X
• 申請日: 2016-09-16
• 公開（公告）號: CN108141314B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: N·格雷塞特;V·埃克斯波斯·伊托
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/13
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

一種用于確定糾錯碼系統的特征的方法，該糾錯碼系統包括獨立糾錯碼以及極化模塊，使得能夠在塊衰落子信道上發送二進制輸入向量，該獨立糾錯碼生成二進制輸入向量的分量，并且由極化模塊對二進制輸入向量應用信道極化。方法包括：獲得塊衰落子信道的特性；以及確定所述糾錯碼系統的特征，對于各糾錯碼，該特征包括適應于所獲得的特性并且使塊衰落子信道的瞬時等效信道容量低于在塊衰落子信道上發送的發送速率的概率的函數最小的、所述糾錯碼的速率。

技術領域

本發明涉及用于確定糾錯碼系統的特征的方法和實施該方法的裝置。

背景技術

雖然數據存儲技術和通信技術正在改善，但要存儲或要通信的數據量并行地正在增加。因此，高數據速率通信和存儲技術的研究仍然活躍。毫米波技術是高數據速率通信領域中的一個研究焦點。

毫米波通信技術使用波長從“10”mm至“1”mm的從“30”GHz到“300”GHz的頻率。毫米波通信技術允許達到高達數十吉比特/s的數據速率。然而，雖然使用諸如GSM(全球移動通信系統)的較低頻帶的信號可以長距離傳播，并且容易穿過建筑物，但基于毫米波通信技術的信號僅可以行進幾千米，并且在空氣和固體材料中遭受高傳輸損耗。因此，需要允許關于可靠性改善基于毫米波的通信。

已知通信系統包括涉及使用毫米波通信技術發送的多個子帶OFDM(正交頻分復用)信號的調制解調器。因此，在各子帶中，經歷不同的衰落。當由于發送器或接收器過高的移動性或因為在廣播方案中執行發送或因為由接收器進行的估計系數對發送器的反饋不存在而使得發送器不知道衰落系數時，導致所謂的塊衰落(BF)信道。為了應對傳輸錯誤，通信系統實施糾錯模塊。實施糾錯模塊的一個可能性是在通信系統中使用單個糾錯代碼。然而，設計在基于毫米波通信的背景下適于BF信道的單個糾錯碼是復雜的。例如，turbo碼或LDPC(低密度奇偶校驗)碼的設計依賴于一般為可變的、BF信道的特性(諸如信道上的SNR(信噪比)、衰落特性...)。

應對該設計問題的一個解決方案在于將單個糾錯碼分成獨立并行糾錯碼。糾錯碼的這種并行化適于涉及多個子帶OFDM信號的已知系統。然而，在BF信道上使用獨立并行糾錯碼引起在使用與BF信道容量的組合對應的等效信道容量的使用有關的損耗。需要設計一種允許滿足(或至少接近)該等效信道容量的糾錯碼系統。此外，毫米波通信技術給予對較大帶寬的接入，這還暗示糾錯碼的較大碼字以及發送器和接收器處的增大的復雜性或時延問題。

在論文“channel polarization:a method for constructing capacity-achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels,Erdal Arikan,IEEE Tr.Inform.Theory,Vol.55,N°7,PP.3051-3073,2009年7月”中定義的極化碼是甚至對于較大碼字尺寸也允許漸近地滿足信道容量、促進并行化并具有低編碼和解碼復雜性的糾錯碼。

極化碼使用信道極化的原理。如在上述論文中由Arikan定義的信道極化是以下操作：從給定BDMC(二進制離散無記憶信道)W的數量N(N≥2)個副本，生成N個子信道的向量(i為被包括在[1；N]中的整數)，其在以下意義上示出極化效果：隨著數量N變得無限，可以表明，子信道的條件互信息在知道到個信道的輸入時為“0”或“1”，即，相應地，子信道為空或完好。漸近地，在糾錯碼的尺寸增大至無限大時，完好子信道的比例等于初始BDMC信道的容量。為了信道的極化起作用，需要知道在空子信道上發送的數據，這是不可能的，除非預先已知。由此，極化碼的設計在于識別將被轉換到空子信道的輸入和在這些輸入處發送所謂凍結比特。在該條件下，極化碼被已知為容量實現的。然而，空子信道位置隨著初始BDMC信道的特性而變化(例如，隨著SNR而變化)，這是極化碼設計的一個主要難題。實際上，有限長度的極化碼在2¹²個比特以上實現良好的性能，并且該領域中的當前研究傾向于甚至對于較小代碼尺寸也提供良好性能。