[發明專利]基于LSC-CRC譯碼的分段極化碼編譯碼方法及系統

有效

• 申請號: 201710047314.0
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106888026B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 何業軍;蓋寶宏;張威
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13;H03M13/09
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開了基于LSC?CRC譯碼的分段極化碼編譯碼方法及系統，方法包括：將多個獨立的信道進行合并和拆分，得到與獨立的信道個數相同的比特信道，獲取各比特信道的容量，統計獲取完全極化的比特信道的個數；將待傳輸的自由信息比特序列根據完全極化的比特信道的個數劃分成相應個數的子序列，對每一子序列進行極化碼編碼，將編碼之后的信息發送至相應的比特信道中；在接收端接收到編碼之后的信息，根據LSC?CRC譯碼算法分段進行譯碼，最后將譯碼后得到的譯碼子序列首尾拼接起來得到譯碼序列。本發明中的信道編碼和譯碼方法操作簡單，編譯碼的空間復雜度降低，且譯碼準確性提高。

技術領域

本發明涉及信道編碼技術領域，尤其涉及的是基于LSC-CRC譯碼的分段極化碼編譯碼方法及系統。

背景技術

信源編碼是一種以提高通信有效性，減少信源冗余度而進行的符號變換。通過針對信源輸出符號序列的統計特性來尋求某種方法，把信源輸出符號序列變換成最短的碼字序列，使后者的各碼元所載荷的平均信息量最大，同時又可以保證物是真的回復原來的符號序列。是數字通信領域的一種重要的技術手段。

各種通信系統，雖然他們的形式和用途各不相同，但從信息傳輸、存儲和處理的角度來看，本質上都是有兩個收發端的通信系統，參見圖1。信源10是產生消息的源，編碼器20是將信源發出的消息變換成適于信道傳送信號的設備，一般分為三個部分，即信源編碼器，糾錯編碼器和調制器。信道30是將信號從發端傳送到收端的媒質或通道，它是包括首發設備在內的物理設施，干擾源40是為了分析方便，將整個通信系統中各部分引入各種干擾，這種干擾源的統計特性是劃分信道的重要因素，并且是決定信道傳輸能力的決定因素，譯碼器50是編碼的逆變換，它要從受干擾的信號中最大限度的提取出有關信源10輸出消息的信息，應盡可能精確地恢復信源10的輸出，并將他們傳遞給信宿60，信宿60是信息的接受者，可以使人或者是物。

在極化碼之前的信道編碼主要有Turbo碼和LDPC碼。Turbo碼是由兩個或兩個以上簡單分量碼編碼器通過交織器并行級聯在一起而構成的，信息序列首先送入第一個編碼器，交織后送入第二個編碼器。輸出的碼字有三部分構成：輸入的信息序列，第一個編碼器產生的校驗序列和第二個編碼器對交織后的信息序列產生的校驗序列，Turbo碼采用迭代譯碼，每次迭代采用的是軟輸入和軟輸出。Turbo碼是目前已知的在信道截止頻率和信道容量之間的最有效的譯碼方法。LDPC碼是一類特殊的(n,k)線性分組碼，其校驗矩陣中絕大多數元素都為0，只有少部分為，即H是稀疏的。稀疏性使譯碼復雜度降低，實現更為簡單。

自2009年Arikan提出極化碼以來，關于極化碼的研究已經成為信息論和編碼領域的研究熱點之一。極化碼是一種可以漸進性能逼近香農限，同時有著低編碼復雜度，并且能廣泛使用于各種不同信道嘗盡的信道編碼方法。

極化碼的一個重要的理論基礎是信道的極化特性。用映射：w：x→y表示一個抽象的BDMC信道，該信道的輸入為x＝{0，1}，輸出符號集為y，w(y|x)，x∈x，y∈y：表示信道w的轉移概率，并且定義為離散二進制無記憶信道的w的Bhattacharyya參數(即巴哈塔切亞參數)，定義離散二進制無記憶信道w的信道容量。參數z(w)和I(w)分別是信道w的可靠性和最大傳輸速率的一個量度。圖2中給出了位信道的示意圖，給定一個BDM信道w，將編碼碼字以此送入信道w，接受到向量對于任意一給定的i，1≤i≤N，可以定義一個形式信道其輸入為u_i∈x，輸出為轉移概率為對于任意的BDM信道，具有上述轉移概率的N＝2^m個位信道有如下極化現象，對于任意的δ∈(0，1)，當N趨于無窮大時，滿足的位信道個數與為信道總數的比率趨向于I(w)，而滿足的位信道個數與位信道總數的比率趨向于1-I(w)。從上述中可以發現，當N趨于無窮大時N個位信道的對稱信道容量要么趨于1，要么趨于0，這就是信道的極化現象。因此在發送時可以用信道容量趨于1的信道來傳輸信息比特，用信道容量趨于0的信道來傳輸固定比特。