一种奇偶校验极化调整的卷积码编码方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指信道编码中的奇偶校验极化调整的卷积编码。本发明涉及极化调整的卷积编码(Polarization-Adjusted Convolutional Codes，PAC)，串行抵消列表译码(Successive Cancellation List,SCL)等技术。

背景技术

极化调整的卷积码(PAC码)是一种级联卷积编码和极化编码得到的前向错误更正编码。PAC码可以看作是预变换操作后的极化码，该预变换矩阵可以看作是上三角矩阵，而经过上三角的预变换操作不会减小汉明距离，而通过恰当的卷积编码，可以获得码重分布改善的PAC码，因此在列表译码下PAC码的性能比极化码好。传统极化码的码字构造算法无法发挥出很好的性能，PAC码的码重分布与纠错性能还能得到进一步的提升，如何在PAC码的基础上，进一步改善PAC码以获得更好的性能，现在仍然处于研究阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种奇偶校验极化调整的卷积码编码方法，以不减小最小汉明距离且不增加最小汉明码重数量的情况下，改善PAC码的码重分布，用以获得性能增益。

基于上述目的，本发明提供了一种奇偶校验极化调整的卷积码，包括：确立奇偶校验关系以改进极化调整的卷积码的码重分布；在发送端对极化调整的卷积码进行奇偶校验预编码；在接收端对奇偶校验极化调整的卷积码进行译码。

进一步地，在发送端对极化调整的卷积码进行奇偶校验预编码，包括：分析极化调整的卷积码的码重分布；以极化调整的卷积码的码重分布为基础，确立部分较不可靠的信息位与较可靠的冻结位之间的奇偶校验对结构。

进一步地，构建奇偶校验极化调整的卷积码，包括：第一种构建奇偶校验极化调整的卷积码的方法，先将信源序列比特映射到信息序列，然后对信息序列进行奇偶校验编码，再经过极化调整的卷积码的卷积编码和极化编码生成码字；第二种构建奇偶校验极化调整的卷积码的方法，先将信源序列比特映射到信息序列，然后在对信息序列进行卷积编码的同时加入奇偶校验编码，再经过极化编码获得码字。

进一步地，在接收端对奇偶校验极化调整的卷积码采用列表译码。

通过本发明实施例，在发送端进行奇偶校验极化调整的卷积构造，并在接收端进行列表译码。基于上述处理，加入的奇偶校验编码改善了PAC的码重分布，获得了更好的译码性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中可选的一种奇偶校验极化调整的卷积码系统模型框图；

图2为本发明实施例中可选的一种奇偶校验极化调整的卷积码的消息传递方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中可选的一种奇偶校验预编码的流程示意图；

图4为本发明实施例中可选的一种分析PAC码重分布的算法流程图；

图5为本发明实施例中可选的一种构建奇偶校验对的算法流程图；

图6为本发明实施例中可选的一种级联奇偶校验与卷积编码模型框图；

图7为本发明实施例中可选的一种级联奇偶校验与卷积编码生成矩阵的示例；

图8为本发明实施例中可选的一种并联奇偶校验与卷积编码模型框图；

图9为本发明实施例中可选的一种并联奇偶校验与卷积编码生成矩阵的示例；

图10为本发明所提出中，N＝128,R＝1/2,L＝32，四对奇偶校验对为

图11为本发明所提出中，N＝128,R＝1/2,L＝32时，四对奇偶校验对为

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了级联奇偶校验码与PAC码，用以获得性能增益，本发明的目的在于提出一种奇偶校验极化调整的卷积码，以不减小最小汉明距离且不增加最小汉明码重数量的情况下，在发送端改善PAC码的码重分布，在接收端采用列表译码的译码算法。相较于PAC码，可以改善译码性能。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。

如图1所示的奇偶校验极化调整的卷积码系统模型框图，本实施例在发送端构造奇偶校验极化调整的卷积码，在接收端对奇偶校验极化调整的卷积码进行译码。

在本实施例中，提出了一种奇偶校验极化调整的卷积码的消息传递方法，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：

S101，在发送端对信源进行比特映射。

具体地，设长度为k的信源序列为

s(i)＝w(i-1)

其中，w(i-1)为i-1(0≤i-1≤N)的二进制表示中1的个数。信息位索引A为RM分数较高的k个索引值，冻结位索引A

比特映射模块将信源序列d映射为v，v

S102，对比特映射输出进行奇偶校验卷积操作。

具体地，对比特映射输出进行奇偶校验卷积操作具体可以包括以下步骤:

S1021，分析PAC码重分布。

S201,具体地，PAC码的生成矩阵为g＝TG

S202，从PAC码的生成矩阵g出发，计算每一行的行重。

S203,以信息位索引A为基准，将g信息位索引A中的行按汉明重量升序排列得到信息位可靠性升序序列

S204,以冻结位索引A

S205，结束分析PAC码的码重分布。

S1022，确定奇偶校验关系。

S206，初始化，从i＝0开始。

S207,判断(Q

其中wt(x)为计算x的汉明距离的函数，m为设置的信息位与冻结位之间奇偶校验关系的距离门限。

若(Q

S208，将(Q

S209,判断奇偶校验对P是否有r个元素；若有，则跳转至S210。若没有，则执行i＝i+1后跳转至S207。

S210，结束构造奇偶校验对算法，输出奇偶校验对

S1023合并奇偶校验与卷积操作

本发明提出两种合并奇偶校验与卷积操作的方式，分别是：

(1)级联奇偶校验与卷积编码

图6为级联奇偶校验与卷积编码的模型框图。

S211，在将信源序列d比特映射为v和确定奇偶校验对

如上式所示，v′为经过奇偶校验后的比特序列。v′可以通过将v中索引属于奇偶校验对

S212，对v′进行卷积操作后得到u，卷积操作的计算方式如下：

其中，加法为模二运算的加法，c＝[1,0,1,1,0,1]，当i-j＜0时v

上述奇偶校验操作和卷积操作也可看作一种修改后的卷积预变换操作。

具体地，级联奇偶校验与卷积编码的生成矩阵T′可以看作由卷积操作的生成矩阵T将奇偶校验对

(2)并联奇偶校验与卷积编码

图7为并联奇偶校验与卷积编码的模型框图。

S214，在将信源序列d比特映射为v和确定奇偶校验对

如上式所示，v′为经过奇偶校验后的比特序列。v′可以通过将v中索引属于奇偶校验对

S103,对奇偶校验卷积预编码的输出进行极化编码。

具体地，奇偶校验卷积编码的输出为u，经过极化操作后得到x，具体过程为：

x＝uG

其中，

本实施例中采用BPSK调制，在加性高斯白噪声信道中进行传输。对应信道接收值为：

其中，

S104,在接收端对奇偶校验极化调整的卷积码采用列表译码。

图10和11给出了N＝128,R＝1/2,L＝32时，c＝[1,0,1,1,0,1,1]和c＝[1,0,1,1,0,1]的情况下，两种构造方式的奇偶校验极化调整的卷积码和极化调整的卷积码的误帧率性能对比。其中，四对奇偶校验比特对为