一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法及系统，方法包括：将预设编码长度的比特信息进行线性合并和拆分，得到相互关联的比特信道；将比特信道进行极化运算，得到奇数项信道的巴哈塔切亚参数及偶数项信道的巴哈塔切亚参数；根据奇数项信道的巴哈塔切亚参数对应的集合抽样提取5类参数表达式；将5类参数表达式进行极化码构造，得到与5类参数表达式分别对应的链表；根据SCL‑CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，获取误比特率及误块率最低的参数表达式作为编码构造参数。本发明专利技术实现了极低的误比特率以及误块率，同时还具有最低的计算复杂度。

A method of making use of Baja Taqieya polarization code and system structure parameters

The invention discloses a method for using Baja Taqieya parameters to construct polarization code and system and method includes: bit information will default encoding length linear merge and split, get bit connected; the bit channel polarization operation, Baja Taqieya parameters odd channel parameters and even a Baja Taqieya channel according to the Baja Taqieya collection; sampling parameters odd channel corresponding to the extraction of 5 kinds of parameter expression; 5 parameter expression constructed by polarization code, corresponding with 5 kinds of parameters respectively list decoding; according to the SCL CRC algorithm with the parameters of 5 kinds of expressions corresponding to the access list, the bit error rate and error the lowest rate of expression as a parameter block encoding structural parameters. The invention achieves very low bit error rate and error block rate, and also has the lowest computational complexity.

【技术实现步骤摘要】
一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法及系统
本专利技术涉及信道编码
，尤其涉及的是一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法及系统。
技术介绍
在信道编码
，达到香农极限容量是最优方案。之前提出的Turbo码以及LDPC码，在性能上已经十分的接近于香农极限容量，而且这两种编码技术也现代通信领域中得到了广泛的推广和应用。然而到目前为止仍然没有可靠的理论能够证明这两种编码技术可以达到香农极限，而且Turbo码和LDPC码还存在编解码复杂度高的问题。Arikan终于在2009年使用了信道极化的概念提出了一种前所未有的编码技术--极化码，这种编码可分析性极强，最重要的是其拥有编解码复杂度低的特质。信道极化的特点可以描述为以下：在给定的信息序列被发送到信道之前，先将给定的这N(N＝2n)个比特序列位虚拟成N个“比特信道”，然后再对这N个虚拟的“比特信道”进行线性合并和拆分运算。这种线性运算操作可以具体描述为以下过程：通常情况下，给定W:X→Y来描述二进制离散无记忆信道，其中W表示信道，X和Y分别表示信道的输入以及输出的比特集合，而且这两个集合都是在{0,1}中进行取值。W(y|x),x∈X,y∈Y可以用来表示这个信道的转移概率。这里为了方便表达，用WN来表示由N个W信道所构成的信道向量。因此由单个信道W:X→Y拓展到N信道时，这N信道向量的映射关系可以描述为WN:XN→YN，同时N信道的转移概率可以表示为N的取值越大，需要进行的线性运算的次数就越多。当N足够大时，这N个虚拟的“比特信道”在进行极化运算之后，信道的容量会呈现出两极分化的现象，一部分信道的容量会趋近于“1”，而另一部分“比特信道”的容量会趋近于“0”。容量为“1”的这部分信道称之为无噪信道，容量为“0”的信道就称为纯噪声信道。上述提到的极化运算过程可以由图1，图2，图3来具体呈现。给定原始信道的初始对称容量为I(W)＝0.5，4个对称的二进制信道(W,W,W,W)经过两次线性合并与拆分运算之后就得到另外4个信道拆分之后所得到的信道容量分别为0.0535，0.5725，0.4275，0.9465。在给定的编码长度N不断的增大的过程中，很明显的可以发现越来越多的信道的容量会趋近于“0”和趋近于“1”，这样也就呈现出了一种两极分化的现象，简称为极化现象。，当然极化要呈现出两极均匀的状态才是合理的。提到信道极化的概念，在这里必须重视两个十分重要的参数，信道的对称容量I(W)和信道的巴哈塔切亚参数Z(W)。信道的对称容量I(W)的定义式为：信道的巴哈塔切亚参数(也可以称之为信道的极化速率)的原始定义式为：结合信息序列的互信息链法则以及上面所描述的4信道的极化过程可以得到：当将其推广到N信道的场景时，即可得到：当信道为二进制离散无记忆信道时，巴哈塔切亚参数Z(W)可以被视作最大似然判决错误概率的上限，换句话说可以将满足条件Z(W)≤ξ的信道视为无噪信道，而将满足条件Z(W)≥1-ξ的信道看作是纯噪信道，这里的参数ξ满足0≤ξ≤1。而在Arikan的文章中已经给出在二进制离散无记忆信道下巴哈塔切亚参数和信道的对称容量是满足I(W)+Z(W)≥1的，在BEC信道中上面的不等式中的等号是成立的。构造极化码最重要的环节就是要知道如何准确的选取信息位，想要在对称容量为“1”的比特信道上传送所需要的信息位，首先得想办法将这些理想的比特信道给挑选出来，而这些选择理想信息位的方法称为极化码的编码构造算法。前面已经提到巴哈塔切亚参数Z(W)是衡量信道可靠性的一个特别重要的标准，从巴哈塔切亚参数的定义式可以分析得知参数Z(W)的值越小比特信道的性能也就越可靠，既而也可以得知极化码编码构造算法的最终目标就是以最精确的方式来挑选出这些Z(W)值极小的信道。因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法及系统，旨在解决现有技术中编码构造技术的计算复杂度高以及信道极化速度慢的问题。本专利技术的技术方案如下：一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其中，所述方法包括以下步骤：A、将预设编码长度的比特信息进行线性合并和拆分，得到相互关联的比特信道；B、将比特信道进行极化运算，得到奇数项信道的巴哈塔切亚参数及偶数项信道的巴哈塔切亚参数；C、根据奇数项信道的巴哈塔切亚参数对应的集合抽样提取5类参数表达式；D、将5类参数表达式进行极化码构造，得到与5类参数表达式分别对应的链表；E、根据SCL-CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，获取误比特率及误块率最低的参数表达式作为编码构造参数。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其中，所述步骤A具体包括：A1、预先设编码长度为N，其中N为大于0的正整数；A2、将N位比特信息位虚拟为N个相互独立的信道；A3、将N个信道进行线性合并和拆分，得到N个相互关联的比特信道。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其中，所述步骤B中将N个相互关联的比特信道进行极化运算，得到偶数项信道的巴哈塔切亚参数和奇数项信道的巴哈塔切亚参数其中i为小于或等于N/2的正整数。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其中，所述步骤C中具体包括：C1、将奇数项信道的巴哈塔切亚参数记为C2、取m1＝0.1、n1＝0.9时，得到第一类参数表达式记为取m2＝0.3、n2＝0.7时，得到第二类参数表达式记为取m3＝0.5、n3＝0.5时，得到第三类参数表达式记为取m4＝0.7、n4＝0.3时，得到第四类参数表达式记为取m5＝0.9、n5＝0.1时，得到第五类参数表达式记为所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其中，所述步骤E中根据SCL-CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，将5类参数表达式所对应的极化码分别在BSC信道以及高斯信道下的误比特率以及误块率，得到误比特率以及误块率最小的参数表达式作为编码构造参数。一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的系统，其中，包括：线性处理模块，用于将预设编码长度的比特信息进行线性合并和拆分，得到相互关联的比特信道；极化运算模块，用于将比特信道进行极化运算，得到奇数项信道的巴哈塔切亚参数及偶数项信道的巴哈塔切亚参数；抽样模块，用于根据奇数项信道的巴哈塔切亚参数对应的集合抽样提取5类参数表达式；极化码构造模块，用于将5类参数表达式进行极化码构造，得到与5类参数表达式分别对应的链表；解码及获取模块，用于根据SCL-CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，获取误比特率及误块率最低的参数表达式作为编码构造参数。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的系统，其中，所述线性处理模块具体包括：编码长度预设单元，用于预先设编码长度为N，其中N为大于0的正整数；虚拟化单元，用于将N位比特信息位虚拟为N个相互独立的信道；关联单元，用于将N个信道进行线性合并和拆分，得到N个相互关联的比特信道。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的系统，其中，所述极化运算模块中将N个相互关联的比特信道进行极化运算，得到偶数项信道的巴哈塔切亚参数和奇数项信道的巴哈塔切亚参数其中i为小于或等于N/2的正整数。所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的系统，其中，所述抽样模块具体包括：推导单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、将预设编码长度的比特信息进行线性合并和拆分，得到相互关联的比特信道；B、将比特信道进行极化运算，得到奇数项信道的巴哈塔切亚参数及偶数项信道的巴哈塔切亚参数；C、根据奇数项信道的巴哈塔切亚参数对应的集合抽样提取5类参数表达式；D、将5类参数表达式进行极化码构造，得到与5类参数表达式分别对应的链表；E、根据SCL‑CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，获取误比特率及误块率最低的参数表达式作为编码构造参数。

【技术特征摘要】
1.一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、将预设编码长度的比特信息进行线性合并和拆分，得到相互关联的比特信道；B、将比特信道进行极化运算，得到奇数项信道的巴哈塔切亚参数及偶数项信道的巴哈塔切亚参数；C、根据奇数项信道的巴哈塔切亚参数对应的集合抽样提取5类参数表达式；D、将5类参数表达式进行极化码构造，得到与5类参数表达式分别对应的链表；E、根据SCL-CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，获取误比特率及误块率最低的参数表达式作为编码构造参数。2.根据权利要求1所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：A1、预先设编码长度为N，其中N为大于0的正整数；A2、将N位比特信息位虚拟为N个相互独立的信道；A3、将N个信道进行线性合并和拆分，得到N个相互关联的比特信道。3.根据权利要求2所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述步骤B中将N个相互关联的比特信道进行极化运算，得到偶数项信道的巴哈塔切亚参数和奇数项信道的巴哈塔切亚参数其中i为小于或等于N/2的正整数。4.根据权利要求3所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述步骤C中具体包括：C1、将奇数项信道的巴哈塔切亚参数记为C2、取m1＝0.1、n1＝0.9时，得到第一类参数表达式记为取m2＝0.3、n2＝0.7时，得到第二类参数表达式记为取m3＝0.5、n3＝0.5时，得到第三类参数表达式记为取m4＝0.7、n4＝0.3时，得到第四类参数表达式记为取m5＝0.9、n5＝0.1时，得到第五类参数表达式记为5.根据权利要求4所述利用巴哈塔切亚参数构造极化码的方法，其特征在于，所述步骤E中根据SCL-CRC算法对与5类参数表达式分别对应的链表进行解码，将5类参数表达式所对应的极化码分别在BSC信道以及高斯信道下的误比特率以及误块率，得到误比特率以及误块率最小的参数表达式作为编码构造参数。6.一种利用巴哈塔切亚参数构造极化码的系统，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：何业军，张威，盖宝宏，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44