[發明專利]Polar碼的編碼方法及裝置

在審

• 申請號: 202011048580.3
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112054808A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 張達;趙旭瑩;張麗雅;石晶林
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H03M13/13
• 分類號: H03M13/13
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明提供一種Polar碼的編碼方法，包括：一種Polar碼編碼方法，利用碼長為2^N的Polar編碼模塊實現碼長為2^N+1的編碼，N為任意正整數，所述方法包括下列步驟：步驟100：將將待編碼的數字序列分為和兩部分，其中步驟200：對輸入獲得輸出步驟300：對輸入獲得輸出步驟400:將和按位模2相加的結果作為碼長為2^N+1編碼輸出的低2^N位，將作為碼長為2^N+1編碼輸出的高2^N位。基于本發明的實施例，在不增加硬件的情況下，縮短了關鍵路徑，大大提升編碼器的速率。

技術領域

本發明涉及無線通信系統，尤其涉及Polar碼的編碼方法與編碼器。

背景技術

為了實現可靠的信號傳輸，編碼學家在過去的半個多世紀提出多種糾錯碼技術如里所碼(RS碼)、卷積碼，Turbo碼等，并在各種通信系統中取得了廣泛的應用。但是以往所有實用的編碼方法都未能達到香農于1948年所給出的信道傳輸的容量極限(也稱為香農界)。2008年在國際信息論ISIT會議上，Arikan首次提出了信道極化的概念，基于該理論，他給出了人類已知的第一種能夠被嚴格證明達到信道容量的信道編碼方法，并命名為極化碼(Polar Code)。Polar碼具有明確而簡單的編碼及譯碼算法。通過信道編碼學者的不斷努力，當前Polar碼所能達到的糾錯性能超過目前廣泛使用的Turbo碼、LDPC碼。因此Polar碼在5G標準中被采用，被確定為5G eMBB場景控制信道的編碼方案。

在數字通信系統中，當有發送信源信息的需求產生后，首先進行信源編碼將其變成能夠傳輸的數字序列，然后對這一段序列進行信道編碼。Polar碼屬于線性分組碼，它通過生成矩陣來實現編碼。Polar碼的碼長只能為2的正整數冪，當碼長為2^N時，它的生成矩陣為核心矩陣F的N次克羅內克積(nth Kronecker power)，F定義如下

給定生成矩陣后，通過計算出編碼后的碼字，其中u為待編碼的信息，x為對u進行編碼后得到的碼字。

當碼長為2¹時，可表示為如下

因此x₀＝u₀+u₁，x₁＝u₁，其中加法為模2加法，即異或運算，本發明所稱的加法均為模2加法，由此可得到碼長為2時的編碼圖，如圖1所示，圖中y₀，y₁為經過信道傳輸后的信號，W為信道轉移概率。

當碼長為2²時，生成矩陣G₄為

[x₀，x₂，x₁，x₃]＝[u₀，u₁，u₂，u₃]G₄

因此有

x₀＝u₀+u₁+u₂+u₃

x₂＝u₁+u₃

x₁＝u₂+u₃

x₃＝u₃