[發(fā)明專利]基于并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼的迭代譯碼縮放因子優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711285265.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108023679B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎磊;王荊寧;牛凱;董超;劉珍珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

一種基于并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼的迭代譯碼縮放因子優(yōu)化方法，是對(duì)并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼譯碼時(shí)，根據(jù)優(yōu)化準(zhǔn)則，對(duì)迭代譯碼結(jié)構(gòu)中的縮放因子進(jìn)行優(yōu)化。該方法的操作步驟包括：確定并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼的參數(shù)配置，統(tǒng)計(jì)實(shí)際和理想譯碼條件下的外信息，確定最優(yōu)確定系數(shù)。本發(fā)明對(duì)迭代譯碼所交互的外信息進(jìn)行修正和優(yōu)化，提高了迭代譯碼的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼的迭代譯碼的縮放因子優(yōu)化方法，用于提高信道編碼的性能，從而保證信道的可靠傳輸。屬于數(shù)字通信的信道編碼的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

圖1給出了通信系統(tǒng)的框圖。其中的信道編碼是數(shù)字通信中的一項(xiàng)重要技術(shù)。信道編碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高可靠性地傳輸信息。

1993年，一種新型信道編碼方案-并行級(jí)聯(lián)遞歸系統(tǒng)卷積碼被提出(Turbo碼)。它獲得了幾乎接近香農(nóng)極限的譯碼性能。受到級(jí)聯(lián)碼的啟發(fā)，基于極化碼的性能優(yōu)勢(shì)，劉愛(ài)軍等人提出了并行級(jí)聯(lián)的系統(tǒng)極化碼及相應(yīng)的迭代譯碼方案。若不可靠的外信息在分量碼譯碼器之間來(lái)回迭代，則譯碼獲得性能增益的可能性不大。因此很有必要對(duì)輸出的外信息進(jìn)行一定程度的修正(縮放)。本發(fā)明針對(duì)并行級(jí)聯(lián)系統(tǒng)極化碼的迭代譯碼的縮放因子進(jìn)行優(yōu)化，以便提高系統(tǒng)的整體性能。

下面介紹極化碼：極化碼(Polarcodes)是2009年由E.Arikan提出的一種已經(jīng)被嚴(yán)格證明能夠達(dá)到信道容量的構(gòu)造性的信道編碼方法。進(jìn)行極化編碼之前，先要對(duì)N＝2ⁿ(n≥1)個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制輸入信道(或先后N次使用同一個(gè)信道，即一個(gè)信道的N個(gè)可用時(shí)隙)，應(yīng)用圖2所示的信道極化的基本單元對(duì)二進(jìn)制輸入離散信道反復(fù)進(jìn)行極化，其中，n為正整數(shù)。最基本的信道極化(參見(jiàn)圖2)是對(duì)兩個(gè)相同的未經(jīng)極化的信道進(jìn)行單步極化操作，其中，是信道輸入符號(hào)的集合，對(duì)于二進(jìn)制輸入信道，的取值范圍為{0,1}；是信道輸出符號(hào)的集合。如圖2所示，該極化信道的輸入比特分別標(biāo)注為u₁和u₂，這兩個(gè)輸入比特通過(guò)一個(gè)模二加法器輸出而得到x₁，同時(shí)將u₂直接賦值給x₂，即x₂＝u₂，為模二加運(yùn)算符號(hào)。把x₁和x₂分別送入未經(jīng)極化的信道W，

其輸出為y₁和y₂。從該信道極化基本的輸入(u₁和u₂)和兩個(gè)信道的輸出(y₁和y₂)看，原本獨(dú)立的兩個(gè)未經(jīng)極化的信道W被合并成一個(gè)兩輸入兩輸出的向量信道其中，為笛卡爾積的運(yùn)算符號(hào)。該向量信道包含兩個(gè)子信道(輸入為u₁，輸出為y₁y₂)和(輸入為u₂，輸出為u₁y₁y₂)，這兩個(gè)子信道就是兩個(gè)極化信道。經(jīng)過(guò)該單步極化過(guò)程，從信道容量上看，其中，I()是求信道容量的函數(shù)的運(yùn)算符號(hào)。

也就是說(shuō)：?jiǎn)尾綐O化后，在和容量保持不變的情況下，相比原本未經(jīng)極化的信道，極化后的信道容量發(fā)生了偏離：一個(gè)增加，另一個(gè)減少。如果對(duì)兩組已經(jīng)完成一次極化操作的信道，再在兩組互相獨(dú)立的轉(zhuǎn)移概率相同的極化信道之間，繼續(xù)分別進(jìn)行單步極化操作，該偏離會(huì)更加明顯。其中第二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(shù)就會(huì)比原先多一倍。因此，對(duì)N＝2ⁿ個(gè)信道進(jìn)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/2次單步極化操作，如不加特殊說(shuō)明，本文中的“對(duì)N個(gè)信道進(jìn)行極化操作”是指完全極化。

理論上已經(jīng)證明，對(duì)接近無(wú)窮多個(gè)信道進(jìn)行極化操作后，會(huì)出現(xiàn)一部分信道的容量為1(即通過(guò)該部分信道傳輸?shù)谋忍乜隙〞?huì)被正確接收)，其余信道容量為0(即完全無(wú)法在其余信道上完成比特的可靠傳輸)的現(xiàn)象，而容量為1的信道占全部信道的比例正好為原二進(jìn)制輸入離散信道的容量。