一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法技术

本发明专利技术涉及一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法，与现有技术相比解决了在移动通信MIMO系统的基础上不同天线经过不同的ADC链路会产生不同精度的缺陷。本发明专利技术包括以下步骤：发送端筛选信道并进行极化码的编码传输；接收端基于最小失真量化算法构造传输信道量化参数；接收端根据传输信道量化级别进行量化并进行BP译码。本发明专利技术在极化码BP译码下进行不同精度量化器的优化，在存在不同量化精度的系统中，提高了极化码译码器的性能，提高了极化码的传输效率。极化码的传输效率。极化码的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法


[0001]本专利技术涉及5G通信
，具体来说是一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法。

技术介绍

[0002]从第一代(1G)移动通信系统一直到第五代(5G)移动通信系统，移动通信已经发展为全面影响着人们日常生活的技术。虽然第四代(4G)移动通信系统已经可以提供高速和高质量的网络条件，但是人们对更高通信技术的需求日渐无法满足，因此5G应运而生。目前5G包括三种主要的应用场景：增强移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)和超高可靠低时延(URLLC)。极化码在2008年被首次提出，具有高效编码、较低复杂度译码的优点，因此被选定作为5G中短码长控制信道的编码方案，吸引着国内外众多学者的研究。
[0003]而在5G系统中起着至关重要作用的另一种技术是大规模多输入多输出(MIMO)，MIMO因其更大的带宽和更高的通信容量而得到了广泛的应用。但是在大规模MIMO系统中，不同的天线传输到模数转换器(ADCs)会产生不同的精度。为了得到高质量的通信一般会采用高精度的ADC，但是ADC的功耗会随着量化级别呈指数级增长，精度越高，功耗就越大；而为了能有效的降低ADC的功耗，低精度的ADC被提出，然而低精度量化又会造成比较严重的非线性失真，这对信息传输的准确性是一个很大的挑战。
[0004]为了解决不同天线经过不同的ADC链路会产生不同精度的问题，提出优化量化级别与码字中接收符号的对应关系。
[0005]因此，在极化码信息序列经过编码、调制和加性高斯白噪声信道(AWGN)传输后，得到信道输出如何对的不同位置放置不同的量化级别成为一个需要探讨解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中在移动通信MIMO系统的基础上不同天线经过不同的ADC链路会产生不同精度的缺陷，提供一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法来解决上述问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法，包括以下步骤：
[0009]发送端筛选信道并进行极化码的编码传输：发送端计算得到信道参数向量P
e
，依据信道参数向量P
e
的值筛选出信息位信道和冻结位信道；由信息位信道构成信息位信道集合I，由冻结位信道构成冻结位信道集合F；将Q个CRC校验位添加到信息位中，对信息序列经过极化码编码、调制，再通过AWGN信道进行发送；
[0010]接收端基于最小失真量化算法构造传输信道量化参数：为使量化误差最小，对失真度D求导得到最小失真量化算法；设定量化级别为L，一般L为2的整数次幂，根据量化级别
L和最小失真量化算法构建传输信道量化级别优化规则，规则由输入范围的端点x
j
和输出信息y
j
构成，x
j
为L
‑
1个，y
j
为L个；优化规则规定若输入信息处于x
j
和x
j+1
区间，则输出同一个值y
j
；
[0011]接收端根据传输信道量化级别进行量化并进行BP译码：接收端接收发送端发送的极化码，并根据传输信道量化级别进行量化后，进行BP译码。
[0012]所述发送端筛选信道并进行极化码的编码传输包括以下步骤：
[0013]对于传输信息的信道，利用Tal
‑
Vardy构造方法计算得到信道参数向量P
e
；
[0014]依据信道参数向量P
e
的值筛选出信息位信道和冻结位信道，步骤如下：
[0015]把信道参数向量P
e
的值按照从大到小的顺序进行排列，得到排序后的信道参数向量P
temp
，同时计算出P
temp
中的每个元素在P
e
中的索引值，得到索引向量P
idx
；
[0016]根据索引向量P
idx
中的前K个元素的值，按照从小到大的顺序排列后得到信息位信道集合I，K为信息位的个数；剩余N
‑
K个元素的值按照从小到大的顺序排列后，得到冻结位信道集合F；
[0017]把Q个CRC校验码加到信息比特末端，然后进行信息传输，完成极化码编码，经过BPSK调制和AWGN信道后进行发送。
[0018]所述接收端基于最小失真量化算法构造传输信道量化参数包括以下步骤：
[0019]依据量化过程的失真度D，推导得到最小失真量化算法，步骤如下：
[0020]量化器的输入序列的概率密度函数是p(x)，最小失真量化即量化误差ε＝x
‑
y最小，x为输入信号幅值，y为量化后的输出，f(x
‑
y)为误差函数，那么失真为
[0021]对D关于x和y求导得到失真最小化的必要条件，即
[0022]x
j
＝(y
j
+y
j
‑1)/2or y
j
＝2x
j
‑
y
j
‑1,j＝2,
…
,N
[0023][0024]x
j
是y
j
和y
j
‑1之间的中点，y
j
是p(x)在x
j
和x
j+1
之间的面积的质心；
[0025]构建传输信道量化级别优化规则：根据不同的信噪比SNR和量化级别L，利用最小失真量化算法迭代运算得到量化参数x
j
和y
j
，步骤如下：
[0026]设概率密度函数p(x)为偶函数，先求X轴原点右侧的量化参数，X轴原点左侧的量化参数通过X轴原点右侧的量化参数对称获得，求整体量化参数；先令x1为0、y1为0.01，此时y1为一个假设值，如果后续判断y
L
不是合适的质心，那么必须重新选择y1；
[0027]通过公式由于x1与y1之间p(x)的面积和y1与x2之间p(x)的面积相等，由此计算得到x2；然后通过公式y
j
＝2x
j
‑
y
j
‑1(1)，由此得到y2；
[0028]利用最小失真量化算法迭代运算得到X轴原点右侧的每一个量化参数x
j
和y
j
后，通过公式(2)判断y
L
是否为x
L
和∞之间面积的质心，即计算x
L
和y
L
之间p(x)的面积与y
L
和∞之间p(x)的面积之差s是否不超过0.001，s不超过0.001则认为y
L
是x
L
和∞之间面积的质心；
[0029]若s超过0.00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法，其特征在于，包括以下步骤：11)发送端筛选信道并进行极化码的编码传输：发送端计算得到信道参数向量P
e
，依据信道参数向量P
e
的值筛选出信息位信道和冻结位信道；由信息位信道构成信息位信道集合I，由冻结位信道构成冻结位信道集合F；将Q个CRC校验位添加到信息位中，对信息序列经过极化码编码、调制，再通过AWGN信道进行发送；12)接收端基于最小失真量化算法构造传输信道量化参数：为使量化误差最小，对失真度D求导得到最小失真量化算法；设定量化级别为L，一般L为2的整数次幂，根据量化级别L和最小失真量化算法构建传输信道量化级别优化规则，规则由输入范围的端点x
j
和输出信息y
j
构成，x
j
为L
‑
1个，y
j
为L个；优化规则规定若输入信息处于x
j
和x
j+1
区间，则输出同一个值y
j
；13)接收端根据传输信道量化级别进行量化并进行BP译码：接收端接收发送端发送的极化码，并根据传输信道量化级别进行量化后，进行BP译码。2.根据权利要求1所述的一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法，其特征在于，所述发送端筛选信道并进行极化码的编码传输包括以下步骤：21)对于传输信息的信道，利用Tal
‑
Vardy构造方法计算得到信道参数向量P
e
；22)依据信道参数向量P
e
的值筛选出信息位信道和冻结位信道，步骤如下：221)把信道参数向量P
e
的值按照从大到小的顺序进行排列，得到排序后的信道参数向量P
temp
，同时计算出P
temp
中的每个元素在P
e
中的索引值，得到索引向量P
idx
；222)根据索引向量P
idx
中的前K个元素的值，按照从小到大的顺序排列后得到信息位信道集合I，K为信息位的个数；剩余N
‑
K个元素的值按照从小到大的顺序排列后，得到冻结位信道集合F；23)把Q个CRC校验码加到信息比特末端，然后进行信息传输，完成极化码编码，经过BPSK调制和AWGN信道后进行发送。3.根据权利要求1所述的一种基于传输信道量化级别优化的极化码传输方法，其特征在于，所述接收端基于最小失真量化算法构造传输信道量化参数包括以下步骤：31)依据量化过程的失真度D，推导得到最小失真量化算法，步骤如下：311)量化器的输入序列的概率密度函数是p(x)，最小失真量化即量化误差ε＝x
‑
y最小，x为输入信号幅值，y为量化后的输出，f(x
‑
y)为误差函数，那么失真为312)对D关于x和y求导得到失真最小化的必要条件，即x
j
＝(y
j
+y
j
‑1)/2or y
j
＝2x
j
‑
y
j
‑1,j＝2,
…
,Nx
j
是y
j
和y
j<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉萍，侯妍妍，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：