[發(fā)明專利]基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法及系統

有效

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107395319B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 焦健;王莎;馮博文;周劉;吳紹華;張欽宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

本發(fā)明公開一種基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法及系統，本發(fā)明首先將打孔碼字范圍限制在與信息比特無關的碼字集中，提出一種改進的隨機打孔算法。基于該打孔算法，構造一種并行級聯打孔極化碼（PCPP），并提出一種基于打孔的碼率兼容傳輸方案，根據一個數據包的最終傳輸速率對信道進行估計并確定后續(xù)數據包的初傳碼率。本發(fā)明方案降低了打孔極化碼的BER和FER，并改善了隨機打孔算法帶來的錯誤平底，同時本方案的PCPP碼碼率兼容傳輸方案,實現了在時變信道下多個極化碼數據包的碼率兼容傳輸,其中每個數據包的平均重傳次數僅為1.8次。

技術領域

本發(fā)明涉及信道編碼傳輸技術領域，尤其涉及一種基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法及系統。

背景技術

極化碼是由Arikan提出的一種新興的信道編碼技術，具有以下優(yōu)點：理論上證明在二元對稱信道下取得香農極限；編碼和譯碼結構簡單，在接續(xù)消除譯碼(SuccessiveCancellation,SC)算法下復雜度僅為O(NlogN)，其中N為碼塊長度；極化碼沒有誤碼平臺。其強大的理論基礎使其被選為5G的關鍵技術。

傳統的信道編碼是通過信道狀態(tài)信息(Channel State Information，CSI)估計信道參數，并設置適合信道容量的一種固定速率編碼(Fixed-Rate Coding)方式。然而在許多通信場景中，如連續(xù)廣域覆蓋場景，當發(fā)送端可能無法獲得或者難以獲得準確CSI，固定速率編碼方式將不再適用。特別的，極化碼需要根據極化后的信道參數進行編碼，在信道未知時無法實現編碼過程，因此需要探索極化碼在未知信道下的編碼。

碼率兼容編碼方式適合在未知CSI下的使用。但是，現有技術并沒有實現任意速率的極化碼傳輸。目前，有一種容量可達的速率兼容極化碼(Rate Compatible Ploar Codes,PCP codes)，通過使用一系列并行編譯碼器構造不同速率的極化碼。當重傳次數較多時，所需的編譯碼器個數也就越多，系統結構較為復雜。另外，當發(fā)送端需要連續(xù)傳輸多個極化碼數據包時，若所有數據包均以相同的初始傳輸碼率進行傳輸，在信道狀態(tài)不發(fā)生突變的條件下，若第一個數據包所需的重傳次數較多，后續(xù)數據包也同樣需要較多的重傳次數，系統結構將會更加復雜。

此外，通過打孔可構造任意長度和碼率的極化碼，但由于打孔造成了一部分碼字的損失，相同碼率下，打孔碼字性能不如未打孔碼字。為了減少碼字性能的損失，可以采用相應的打孔算法，尋找使打孔碼字性能最佳的打孔位置。但現有的打孔算法均在整個碼字中選擇打孔位置，過程中一部分信息位碼字將會被刪除，使得碼字性能損失較大。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種可以降低由于打孔帶來的極化碼碼字性能損失的基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法及系統。

為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法，包括以下步驟：

調用預先設計的打孔算法，所述預先設計的打孔算法將打孔范圍限制在與信息比特無關的集合中；

基于預先設計的打孔算法構造任意碼長和任意碼率的并行級聯打孔極化碼(PCPP)。

其中，所述基于打孔的碼率兼容極化碼編碼方法還包括：通過獲得的極化碼在預設信道上進行碼率兼容PCPP編碼傳輸。

其中，所述通過獲得的極化碼在預設信道上進行碼率兼容PCPP編碼傳輸的步驟包括：

3.1、在前一次的數據包傳輸結束后，獲取該數據包傳輸成功時對應的碼率，由此估計當前信道容量所在的速率區(qū)間，得到對信道的估計值；

3.2、根據估計值確定下一個數據包的最佳初傳碼率，若以該碼率傳輸的極化碼譯碼失敗，則發(fā)送端以更低的碼率作為下次重傳的碼率,構造2級PCPP碼完成數據包的傳輸，相比利用相同初傳碼率傳輸的方式，減少了重傳次數，簡化了系統結構。