CN109361405A - 一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法，属于信道编码及交织技术领域。包括如下步骤：1)系统参数初始化；2)CRC校验；3)进行Polar编码；4)进行素数码交织；5)将交织后的符号进行调制；6)将调制后符号进入信道模块；7)将经信道模块的符号进行解调；8)利用素数参数将解调后符号进行解交织，输出解交织后符号；9)将解交织后符号进行Polar码译码；10)将Polar码译码后符号进行CRC解校验；11)将CRC解校验后符号与1)中输入的待传输的信息比特进行比较和判决，输出错误统计结果。本申请改善了现有无线通信系统中交织技术延时较高及存储量大的情况，简化设备且提升了系统误码率性能。

Description

一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法，属于无线 通信、信道编码及交织技术领域。

背景技术

Polar码即极码，由Erdal Arikan于2007年首次提出，是目前已知的唯一一 种被严格证明达到香农极限的信道编码。极码通过信道极化，将信道划分为无 噪声信道和全噪声信道，信息在无噪声信道传输可达到最大信息速率，从而实 现香农极限。Polar码的纠错性能超过目前广泛使用的Turbo和LDPC编码，即 在相同误码率的前提下，Polar码对于信噪比的要求更低。

Polar码优异的传输性能已取得业界的普遍认可和共识。2016年在美国召开 的第87次第三代伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)会议上， Polar码已被确定在eMBB场景的控制信道中作5G短码块的信道编码方法。这 标志着polar码历史性地走进蜂窝移动通信系统。我国华为公司对Polar码的研 发投入了大量力量并取得了多项专利。

伴随着上述地位的确立，基于无线衰落信道设计的Polar码也逐渐展开。

现有文章中所提到的相关交织机制，都是有效地提升了传统Polar码的误比 特率性能。并且并不是真正从交织角度，或者说交织方法来进一步提升含Polar 码的无线通信系统的性能，或者说现有技术中的“交织”含义，仅仅是内码采 用什么，外码采用什么，比如内码采用LDPC、外码采用Polar码，这种机制更 通俗的可以理解为信道编码的级联，主要是为提升误码率性能而进行的信道编 码方面的改善。本专利致力于从交织本身结合信道编码角度出发，提出一种性 能优异的无线信道下基于交织及Polar码的无线传输方法。

现有交织技术虽然已经能明显降低复杂度，但由于设计过于简单，因此在 抗干扰上的效果并不理想。本发明的目的是在小幅增加系统复杂度情况下，通 过素数码交织技术进一步提升现有Polar码的误码率性能及抗干扰性能。

发明内容

本发明的目的在于从信源及信道编码两方面结合实现现有无线通信系统信 息传输的容量，并进一步提升可靠性与安全性，提出了一种基于素数码交织及 Polar码的无线传输方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法包括一种基于素数码交 织及极码编码的传输系统以及一种基于素数码交织及极码编码的传输方法；

其中，一种基于素数码交织及极码编码的传输系统包括系统参数初始化模 块、发送信号处理模块、交织参数控制单元、信道模块和接收信号处理模块； 其中，发送信号处理模块包括CRC校验单元、Polar编码单元、素数码交织单元 以及调制单元；接收信号处理模块包括解调单元、素数码解交织单元、Polar解 码单元以及CRC解校验单元；

本系统中各模块及单元的连接关系如下：

信道模块与发送信号处理模块和接收信号处理模块相连，具体地，信道模 块分别与调制单元和解调单元相连；系统参数初始化模块与发送信号处理模块 以及接收信号处理模块相连，具体的，系统参数初始化模块分别与其中的CRC 校验单元、Polar编码单元、调制单元、解调单元、Polar解码单元以及CRC解 校验单元相连；交织参数控制单元分别与素数码交织单元以及素数码解交织单 元相连；

本系统中各模块及单元的功能如下：

系统参数初始化模块的功能包括：1)为CRC校验单元和CRC解校验单元提 供所需的CRC长度和CRC校验多项式；2)为Polar编码单元和Polar解码单元 提供Polar编码的帧长度、信息比特长度以及列表长度，并生成Polar编码需要 的信息比特位置矩阵、生成矩阵及排序矩阵；3)为调制单元提供调制参数，为解 调单元提供解调参数；4)初始化帧数、最大错误帧数、误码率和误帧率；

发送信号处理模块的功能是将待传输的信息比特依次经过CRC校验单元进 行CRC校验、Polar编码单元进行Polar编码、素数码交织单元进行素数码交织 以及调制单元调制得到发送到信道模块的符号；

信道模块的功能是对发送信号处理模块输出的符号加入加性噪声及乘性噪 声；

接收信号处理模块的功能是接收信道模块传输来的符号依次经过解调单元 进行解调、素数码解交织单元进行素数码解交织、Polar解码单元进行Polar解 码以及CRC解校验单元进行CRC解校验输出恢复的信息比特；

CRC校验单元的功能是对输入的待传输的信息比特进行CRC校验；

Polar编码单元的功能是对经过CRC校验单元输出的信息进行Polar编码， 输出Polar编码后的符号；

素数码交织单元的功能是接收交织参数控制单元传来的素数参数对经过 Polar编码单元输出的Polar编码后的符号进行素数码交织，输出素数码交织后 的符号；

调制单元的功能是对素数码交织后的符号进行调制，输出调制后符号；调 制单元输出的符号再经信道模块引入加性噪声及乘性噪声后，输出给接收信号 处理模块；

解调单元的功能是对经信道模块传来的符号进行解调，输出解调后符号；

素数码解交织单元的功能是接收交织参数控制单元传来的素数参数对解调 单元输出的解调后符号进行素数码解交织，输出素数码解交织后符号；

Polar解码单元的功能是对素数码解交织单元输出的素数码解交织后符号进 行Polar解码，输出经过Polar解码后的符号；

CRC解校验单元的功能是对经Polar解码单元输出的Polar解码后的符号进 行CRC解校验，输出CRC解校验后的符号；

交织参数控制单元的功能是根据传输信息误码率要求以及收发端信噪比需 求，输出素数参数；素数参数为素数码以及素数平方码的素数值，分别送给素 数码交织单元以及素数码解交织单元，记为p；

一种基于素数码交织及极码编码的传输方法，包括如下步骤：

步骤一、系统参数初始化模块初始化系统参数、Polar编译码参数、CRC校 验参数、调制参数及解调参数；

其中，系统参数包括帧数、误码率、误帧率以及最大错误帧数，其中，误 码率和误帧率量参数均被初始化为0；Polar编译码参数包括Polar编码的帧长度、 信息比特长度以及列表长度、信息比特位置矩阵、生成矩阵及排序矩阵；CRC 校验参数包括CRC长度和CRC校验多项式；初始化帧序号变量i为0；

步骤二、将当前帧内待传输的信息比特经CRC校验单元进行CRC校验， 输出CRC校验后的符号；

其中，当前帧对应第i帧；

具体地，CRC校验基于CRC长度和CRC校验多项式参数来实现；

步骤三、将步骤二输出的CRC校验后的符号进行Polar编码，输出Polar 编码后的符号；

其中，Polar编码具体包括如下子步骤：

步骤3.1将经过CRC校验后的符号中的信息比特与冻结比特混合，得到混 合序列；

其中，信息比特与冻结比特混合，分别按照信息比特位置矩阵中1的位置 和0的位置对应提取并写入信息比特和冻结比特；具体操作为：按照顺序判断 信息比特位置矩阵中的当前位置为0还是为1，如果是0，则顺序写入1位冻结 比特；否则，如果当前位置为1，则顺序写入1位信息比特；

步骤3.2将混合序列与生成矩阵相乘，再进行模2操作，输出二进制乘法 序列；

步骤3.3将经过步骤3.2得到的二进制乘法序列进行比特反转排序，输出 Polar编码后的符号；

其中，比特反转排序的具体操作为：将步骤3.2得到的二进制乘法序列按照 排序矩阵进行比特反序重排；

步骤四、接收交织参数控制单元传来的素数参数p，并利用此素数参数将步 骤三输出的Polar编码后的符号进行素数码交织，输出素数码交织后的符号；

其中，素数码交织包括素数码交织和平方素数码交织两种；

其中，素数码交织通过生成素数码矩阵，再将素数码矩阵的元素作为地址， 对步骤三输出的Polar编码后的符号进行交织；其中，素数码矩阵中元素的生成 表达式为k(m,l)＝ml(mod p)，是有限域GF(p)上模p乘法的结果，且 0＜m,l＜p；其中，p为素数，k表示纵坐标标号，m表示参与交织的符号序号， l表示横坐标标号；素数码的生成表达式如下：k(m,l)＝ml(mod p),0＜m,l＜p；

平方素数码是素数码在GF(p²)上的扩展，即以GF(p)中元素的二维向 量来表示上述素数码中的各个参数，设(i,j)表示行数l，(a,b)表示符号序号m， (k₁,k₀)表示生成的素数码信息，记为k；这里l＝ip+j，m＝ap+b，k＝k₁p+k₀；对 应的多项式分别为：l(x)＝ix+j，m(x)＝ax+b，k(x)＝k₁x+k₀，i,j,a,b,k₁,k₀∈GF(p)且 (a,b)≠(0,0)；根据以上约定，以f(x)＝x²-y为既约多项式，由下式(1)实现GF(p²) 域乘法：

其中，表示模p加，i,j,a,b∈GF(p)，且(a,b)≠(0,0)；(a,b)，(i,j)分 别表示输入的符号位置，对应的输出符号地址表示为

步骤五、将步骤四输出的素数码交织后的符号经过调制单元进行调制，输 出调制后的符号；

步骤六、步骤五输出的调制后的符号进入信道模块；

其中，信道模块中包括加性噪声和乘性噪声，分别对应着信道的噪声特性 和衰落特性；

步骤七、将经过信道模块的符号经过解调单元进行解调，输出解调后符号；

步骤八、接收交织参数控制单元传来的素数参数p，并利用此素数参数将经 过解调单元的解调后符号经素数码解交织单元进行素数码解交织，输出解交织 后符号；

其中，步骤四和步骤八接收的交织参数控制单元传来的素数参数相同；

步骤九、将步骤八输出的解交织后符号经Polar译码单元进行Polar码译码， 输出Polar码的译码结果；

其中，Polar码译码又包括如下子步骤：

步骤9.1初始化Polar码译码需要的度量值和列表长度；

步骤9.2确定待译码比特的位置；

步骤9.3初始化Polar译码满二叉树路径；

步骤9.4初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤9.5从待译码比特位置开始，每个比特执行译码操作，输出当前比特的 译码结果，针对每一个待译码比特，步骤9.5又包括如下子步骤：

步骤9.5A初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤9.5B计算第n比特的判决函数值；

步骤9.5C判断信息比特位置矩阵的第n个位置是0还是1，并根据是0还 是1，进行如下操作：

9.5C1为0，即不是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是，则 把当前度量值加入度量值序列；若否则将当前度量值与判决函数值的绝对值之 差加入度量值序列；再将0加入至当前满二叉树路径；

9.5C2若为1，即是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是，则 把当前度量值加入度量值序列，将0加入至当前满二叉树路径，将当前度量值 与判决函数值的绝对值之差加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径； 若否，则将当前度量值与判决函数值之差加入度量值序列，将0加入至当前满 二叉树路径，将当前度量值加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径；

步骤9.5D判断是否达到列表长度，并根据是否达到列表长度，进行如下操 作：

9.5D1若没达到列表长度，则将生成的新度量值序列赋值给度量值序列； 将更新的当前满二叉树路径赋值给满二叉树路径；

9.5D2若达到了列表长度，将当前度量值按降序排列，基于列表长度更新 度量值序列和满二叉树路径；

步骤9.6重复执行步骤9.5A到步骤9.5D，直至第n比特的n值等于Polar 编码的帧长度，即步骤八输出的解交织后符号均进行Polar译码结束，输出Polar 码译码结果；

步骤十、对步骤9.6输出的译码结果进行CRC解校验，输出CRC解校验结 果；

步骤十一、对步骤十输出的CRC解校验结果与步骤二中输入的当前帧待 传输的信息比特进行比较和判决，计算得当前帧是否错误以及得出当前帧内的 错误比特数；并将当前错误帧累加更新至当前错误帧数；

步骤十二、判断当前错误帧数是否达到最大错误帧数，如果未达到，则进 一步判断当前帧序号i是否等于帧数，如果不等于则当前帧序号i加1，跳到步 骤二；否则若等于帧数，则计算并输出错误统计结果；否则，如果达到最大错 误帧数，计算并输出错误统计结果。

有益效果

一种基于素数码交织及极码编码的传输系统及方法，与现有基于交织及极 码编码的传输系统与方法相比，具有如下有益效果：

1.本系统及方法从交织方法角度，而不是信道编码方法的级联角度，进一 步提升了采用Polar码信道编码方式的无线通信系统的性能；

2.本系统及方法使用素数参数生成素数码矩阵及素数平方码矩阵，将矩阵 中元素作为交织地址来对经过Polar编码后的符号进行交织，交织方法具有实现 灵活且不用刻意考虑矩阵维数的特点；

3.能在小幅增加复杂度的同时，能够改善出现连串错误时超出纠错编码纠 错能力的纠错性能，即能实现相同SNR输入条件下更低的误码率；

4.本系统及方法改善了现有无线通信系统中交织技术的延时较高及存储量 大的情况，可以放宽系统复杂度需求，以简化设备，同时改善无线通信系统的 保密性能。

附图说明

图1是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输系统的结构及连接 关系示意图；

图2是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输方法的流程图；

图3是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输方法中步骤9.5的流 程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输系 统及方法做进一步说明和详细描述。

实施例1

图1是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输系统的结构及连接关 系示意图。

由图1可见，待传输的信息比特经过本系统中的发送信号处理模块进入信 道模块，再经接收信号处理模块接收、解调和解码输出。

交织参数控制单元分别与素数码交织单元和素数码解交织单元相连；

系统参数初始化模块与发送信号处理模块中的CRC校验单元、Polar编码单 元以及调制单元相连，还与接收信号处理模块中的解调单元、Polar解码单元以 及CRC解校验单元相连。

图2是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输方法的流程图，包括 如下步骤：

步骤I、系统参数初始化模块初始化系统参数、Polar编译码参数及CRC校 验参数；

步骤II、将待传输的信息比特经CRC校验单元进行CRC校验，输出CRC 校验后的符号；

步骤III、将步骤II输出的CRC校验后的符号进行Polar编码，输出Polar 编码后的符号；

其中，Polar编码具体包括如下子步骤：

步骤III.1将经过CRC校验后的符号中的信息比特与冻结比特混合，得到 混合序列；

步骤III.2将混合序列与生成矩阵相乘，再进行模2操作；

步骤III.3将经过步骤III.2操作的输出信息进行比特反转排序，输出Polar 编码后的符号；

步骤IV、接收交织参数控制单元传来的素数参数，并利用此素数参数将步 骤II输出的Polar编码后的符号进行素数码交织，输出素数码交织后的符号；

其中，素数码交织包括素数码交织和平方素数码交织两种；

当素数参数p＝11时构造的素数码如下表1所示：

表1 p＝11时构造的素数码矩阵

从表1可以看出，符号序号m＝0的码序列为全零序列，m的取值范围为0 到p-1；

步骤V、将步骤IV输出的素数码交织后的符号经过调制单元进行调制，输 出调制后的符号；

步骤VI、步骤V输出的调制后的符号进入信道模块；

其中，信道模块中包括加性噪声和乘性噪声，分别对应着信道的噪声特性 和衰落特性；

步骤VII、将经过信道模块的符号经过解调单元进行解调，输出解调后符号；

步骤VIII、接收交织参数控制单元传来的素数参数，并利用此素数参数将 经过解调单元的解调后符号经素数码解交织单元进行素数码解交织，输出解交 织后符号；

其中，步骤VI和步骤VIII接收的交织参数控制单元传来的素数参数相同；

步骤VIIII、将步骤VIII输出的解交织后符号经Polar译码单元进行Polar 码译码，输出Polar码的译码结果；

其中，Polar码译码的部分流程如图2所示，图3中又包括如下子步骤：

步骤VIIII.1初始化Polar码译码需要的度量值和列表长度；

步骤VIIII.2确定待译码比特的位置；

步骤VIIII.3初始化Polar译码满二叉树路径；

步骤VIIII.4初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤VIIII.5从待译码比特位置开始，每个比特执行译码操作，输出当前比 特的译码结果，针对每一个待译码比特，步骤VIIII.5又包括如下子步骤：

步骤VIIII.5A初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤VIIII.5B计算第n比特的判决函数值；

步骤VIIII.5C判断信息比特位置矩阵的第n个位置是0还是1，并根据是0 还是1，进行如下操作：

VIIII.5C1为0，即不是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是， 则把当前度量值加入度量值序列；若否则将当前度量值与判决函数值的绝对值 之差加入度量值序列；再将0加入至当前满二叉树路径；

VIIII.5C2若为1，即是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是， 则把当前度量值加入度量值序列，将0加入至当前满二叉树路径，将当前度量 值与判决函数值的绝对值之差加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径； 若否，则将当前度量值与判决函数值之差加入度量值序列，将0加入至当前满 二叉树路径，将当前度量值加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径；

步骤VIIII.5D判断是否达到列表长度，并根据是否达到列表长度，进行如 下操作：

VIIII.5D1若没达到列表长度，则将生成的新度量值序列赋值给度量值序 列；将更新的当前满二叉树路径赋值给满二叉树路径；

VIIII.5D2若达到了列表长度，将当前度量值按降序排列，基于列表长度更 新度量值序列和满二叉树路径；

步骤VIIII.6基于步骤VIIII.5的输出计算并输出译码结果；

步骤X对步骤VIIII.6输出的译码结果进行CRC解校验，输出CRC解校验 结果；

步骤XI对步骤X输出的CRC解校验结果与步骤II中输入的待传输的信息 比特进行比较和判决，计算并累加错误帧数和错误比特数；

步骤XII判断是否达到帧数及是否达到最大错误帧数，计算并输出错误统 计结果。

图3是本发明一种基于素数码交织及极码编码的传输方法中步骤9.5及步 骤VIIII.5的流程图。

实施例2

具体实施时，步骤一中系统参数初始化模块初始化的Polar编码的帧长度为 N＝1024位，信息比特长度K为488位，列表长度L＝2，CRC长度为24位；初 始化调制参数代表的调制方式为BPSK；总帧数为2000；最大错误帧数为100；

跳过步骤四和步骤八；其余步骤顺序提前，步骤六中信道为加性噪声，具 体仿真通过matlab软件中的randn函数或awgn函数实现高斯白噪声信道；

基于不同的信噪比，即EbN0，重复执行步骤一到步骤十二，其中，EbN0 的取值为1、1.2、1.4、1.6、1.8以及2，得到的不同信噪比下的误帧率BLER和 误码率BER如下表1所示：

表1不采用步骤四和步骤八中的素数码交织的误帧率及误码率结果(2000帧，N＝1024)

EbN0	1	1.2	1.4	1.6	1.8	2
							BLER	0.6289	0.4292	0.3268	0.1675	0.0923	0.0375
BER	0.2003	0.1234	0.0840	0.0396	0.0187	0.0058

实施例3

本实施例中选取的参数及运算步骤与实施例2相比，除了Polar编码的帧长 度为N＝256位，帧数＝1000帧，信息比特长度K为104位以外，其余不变。经 过仿真，得到的不同信噪比下的误帧率BLER和误码率BER如下表2所示：

表2不采用步骤四和步骤八中的素数码交织的误帧率及误码率结果(1000帧，N＝256)

EbN0	1	1.2	1.4	1.6	1.8	2
							BLER	0.4310	0.3300	0.2463	0.1616	0.1175	0.0860
BER	0.1310	0.0909	0.0708	0.0462	0.0280	0.0211

实施例4

本实施例中选取的参数及运算步骤与实施例3相比，除了Polar编码的帧数 ＝2000帧，其余不变。经过仿真，得到信噪比2、2.5、3以及3.5下的误帧率BLER 和误码率BER如下表3所示：

表3不采用步骤四和步骤八中的素数码交织的误帧率及误码率结果(2000帧，N＝256)

EbN0	2	2.5	3	3.5
					BLER	0.0620347	0.0235000	0.0040000	0.0010000
BER	0.0156697	0.0055865	0.0006971	0.0001346

实施例5

本实施例中选取的参数及运算步骤与实施例2相比，除了Polar编码的帧数 ＝10000，其余不变。经过仿真，得到信噪比2、2.5、3以及3.5下的误帧率BLER 和误码率BER如下表4所示：

表4不采用步骤四和步骤八中的素数码交织的误帧率及误码率结果(10000帧，N＝1024)

EbN0	2	2.5	3	3.5
					BLER	0.0620347	0.0213493	0.0027000	0.0004000
BER	0.0156697	0.0047913	0.0006077	0.0000817

实施例6

本实施例中选取的参数与实施例2相比，除了Polar编码的帧数＝100，其余 不变。其中，步骤一到步骤十二都参与，且步骤四和步骤八中采用平方素数码， 素数参数p取7；经过仿真，得到信噪比2和2.5下的误帧率BLER和误码率 BER如下表5所示：

表5步骤四和步骤八中采用平方素数码交织得出的误帧率及误码率结果(100帧，N＝1024)

EbN0	2	2.5
			BLER	0.0300	0.0100
BER	0.0037	0.0021

实施例7

本实施例中选取的参数与实施例2相比，除了Polar编码的帧数＝1000，其 余不变。其中，步骤一到步骤十二都参与，且步骤四和步骤八中采用平方素数 码，素数参数p取7；经过仿真，得到信噪比2、2.5和3下的误帧率BLER和 误码率BER如下表6所示：

表6步骤四和步骤八中采用平方素数码交织得出的误帧率及误码率结果(1000帧，N＝1024)

EbN0	2	2.5	3
				BLER	0.0420	0.0030	0.0010
BER	0.0082	0.0005	0.0001

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附 图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落 入本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于素数码交织及极码编码的传输系统，其特征在于：包括系统参数初始化模块、发送信号处理模块、交织参数控制单元、信道模块和接收信号处理模块；其中，发送信号处理模块包括CRC校验单元、Polar编码单元、素数码交织单元以及调制单元；接收信号处理模块包括解调单元、素数码解交织单元、Polar解码单元以及CRC解校验单元；

本系统中各模块及单元的连接关系如下：

信道模块与发送信号处理模块和接收信号处理模块相连，具体地，信道模块分别与调制单元和解调单元相连；系统参数初始化模块与发送信号处理模块以及接收信号处理模块相连，具体的，系统参数初始化模块分别与其中的CRC校验单元、Polar编码单元、调制单元、解调单元、Polar解码单元以及CRC解校验单元相连；交织参数控制单元分别与素数码交织单元以及素数码解交织单元相连；

本系统中各模块及单元的功能如下：

系统参数初始化模块的功能包括：1)为CRC校验单元和CRC解校验单元提供所需的CRC长度和CRC校验多项式；2)为Polar编码单元和Polar解码单元提供Polar编码的帧长度、信息比特长度以及列表长度，并生成Polar编码需要的信息比特位置矩阵、生成矩阵及排序矩阵；3)为调制单元提供调制参数，为解调单元提供解调参数；4)初始化帧数、最大错误帧数、误码率和误帧率；

发送信号处理模块的功能是将待传输的信息比特依次经过CRC校验单元进行CRC校验、Polar编码单元进行Polar编码、素数码交织单元进行素数码交织以及调制单元调制得到发送到信道模块的符号；

信道模块的功能是对发送信号处理模块输出的符号加入加性噪声及乘性噪声；

接收信号处理模块的功能是接收信道模块传输来的符号依次经过解调单元进行解调、素数码解交织单元进行素数码解交织、Polar解码单元进行Polar解码以及CRC解校验单元进行CRC解校验输出恢复的信息比特；

CRC校验单元的功能是对输入的待传输的信息比特进行CRC校验；

Polar编码单元的功能是对经过CRC校验单元输出的信息进行Polar编码，输出Polar编码后的符号；

素数码交织单元的功能是接收交织参数控制单元传来的素数参数对经过Polar编码单元输出的Polar编码后的符号进行素数码交织，输出素数码交织后的符号；

调制单元的功能是对素数码交织后的符号进行调制，输出调制后符号；调制单元输出的符号再经信道模块引入加性噪声及乘性噪声后，输出给接收信号处理模块；

解调单元的功能是对经信道模块传来的符号进行解调，输出解调后符号；

素数码解交织单元的功能是接收交织参数控制单元传来的素数参数对解调单元输出的解调后符号进行素数码解交织，输出素数码解交织后符号；

Polar解码单元的功能是对素数码解交织单元输出的素数码解交织后符号进行Polar解码，输出经过Polar解码后的符号；

CRC解校验单元的功能是对经Polar解码单元输出的Polar解码后的符号进行CRC解校验，输出CRC解校验后的符号；

交织参数控制单元的功能是根据传输信息误码率要求以及收发端信噪比需求，输出素数参数；素数参数为素数码以及素数平方码的素数值，分别送给素数码交织单元以及素数码解交织单元，记为p。

2.一种基于素数码交织及极码编码的传输方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、系统参数初始化模块初始化系统参数、Polar编译码参数、CRC校验参数、调制参数及解调参数；

其中，系统参数包括帧数、误码率、误帧率以及最大错误帧数，其中，误码率和误帧率量参数均被初始化为0；Polar编译码参数包括Polar编码的帧长度、信息比特长度以及列表长度、信息比特位置矩阵、生成矩阵及排序矩阵；CRC 校验参数包括CRC长度和CRC校验多项式；初始化帧序号变量i为0；

步骤二、将当前帧内待传输的信息比特经CRC校验单元进行CRC校验，输出CRC校验后的符号；

其中，当前帧对应第i帧；

具体地，CRC校验基于CRC长度和CRC校验多项式参数来实现；

步骤三、将步骤二输出的CRC校验后的符号进行Polar编码，输出Polar编码后的符号；

其中，Polar编码具体包括如下子步骤：

步骤3.1将经过CRC校验后的符号中的信息比特与冻结比特混合，得到混合序列；

其中，信息比特与冻结比特混合，分别按照信息比特位置矩阵中1的位置和0的位置对应提取并写入信息比特和冻结比特；具体操作为：按照顺序判断信息比特位置矩阵中的当前位置为0还是为1，如果是0，则顺序写入1位冻结比特；否则，如果当前位置为1，则顺序写入1位信息比特；

步骤3.2将混合序列与生成矩阵相乘，再进行模2操作，输出二进制乘法序列；

步骤3.3将经过步骤3.2得到的二进制乘法序列进行比特反转排序，输出Polar编码后的符号；

其中，比特反转排序的具体操作为：将步骤3.2得到的二进制乘法序列按照排序矩阵进行比特反序重排；

步骤四、接收交织参数控制单元传来的素数参数p，并利用此素数参数将步骤三输出的Polar编码后的符号进行素数码交织，输出素数码交织后的符号；

其中，素数码交织包括素数码交织和平方素数码交织两种；

其中，素数码交织通过生成素数码矩阵，再将素数码矩阵的元素作为地址，对步骤三输出的Polar编码后的符号进行交织；其中，素数码矩阵中元素的生成表达式为k(m,l)＝ml(mod p)，是有限域GF(p)上模p乘法的结果，且0＜m,l＜p；其中，p为素数，k表示纵坐标标号，m表示参与交织的符号序号，l表示横坐标标号；素数码的生成表达式如下：k(m,l)＝ml(mod p),0＜m,l＜p；

平方素数码是素数码在GF(p²)上的扩展，即以GF(p)中元素的二维向量来表示上述素数码中的各个参数，设(i,j)表示行数l，(a,b)表示符号序号m，(k₁,k₀)表示生成的素数码信息，记为k；这里l＝ip+j，m＝ap+b，k＝k₁p+k₀；对应的多项式分别为：l(x)＝ix+j，m(x)＝ax+b，k(x)＝k₁x+k₀，i,j,a,b,k₁,k₀∈GF(p)且(a,b)≠(0,0)；根据以上约定，以f(x)＝x²-y为既约多项式，由下式(1)实现GF(p²)域乘法：

其中，表示模p加，i,j,a,b∈GF(p)，且(a,b)≠(0,0)；(a,b)，(i,j)分别表示输入的符号位置，对应的输出符号地址表示为

步骤五、将步骤四输出的素数码交织后的符号经过调制单元进行调制，输出调制后的符号；

步骤六、步骤五输出的调制后的符号进入信道模块；

其中，信道模块中包括加性噪声和乘性噪声，分别对应着信道的噪声特性和衰落特性；

步骤七、将经过信道模块的符号经过解调单元进行解调，输出解调后符号；

步骤八、接收交织参数控制单元传来的素数参数p，并利用此素数参数将经过解调单元的解调后符号经素数码解交织单元进行素数码解交织，输出解交织后符号；

其中，步骤四和步骤八接收的交织参数控制单元传来的素数参数相同；

步骤九、将步骤八输出的解交织后符号经Polar译码单元进行Polar码译码，输出Polar码的译码结果；

其中，Polar码译码又包括如下子步骤：

步骤9.1初始化Polar码译码需要的度量值和列表长度；

步骤9.2确定待译码比特的位置；

步骤9.3初始化Polar译码满二叉树路径；

步骤9.4初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤9.5从待译码比特位置开始，每个比特执行译码操作，输出当前比特的译码结果；

针对每一个待译码比特，步骤9.5又包括如下子步骤：

步骤9.5A初始化度量值序列和当前满二叉树路径为空；

步骤9.5B计算第n比特的判决函数值；

步骤9.5C判断信息比特位置矩阵的第n个位置是0还是1，并根据是0还是1，进行如下操作：

9.5C1为0，即不是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是，则把当前度量值加入度量值序列；若否则将当前度量值与判决函数值的绝对值之差加入度量值序列；再将0加入至当前满二叉树路径；

9.5C2若为1，即是信息比特，继续判断判决函数值是否大于0，若是，则把当前度量值加入度量值序列，将0加入至当前满二叉树路径，将当前度量值与判决函数值的绝对值之差加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径；若否，则将当前度量值与判决函数值之差加入度量值序列，将0加入至当前满二叉树路径，将当前度量值加入度量值序列，将1加入至当前满二叉树路径；

步骤9.5D判断是否达到列表长度，并根据是否达到列表长度，进行如下操作：

9.5D1若没达到列表长度，则将生成的新度量值序列赋值给度量值序列；将更新的当前满二叉树路径赋值给满二叉树路径；

9.5D2若达到了列表长度，将当前度量值按降序排列，基于列表长度更新度量值序列和满二叉树路径；

步骤9.6重复执行步骤9.5A到步骤9.5D，直至第n比特的n值等于Polar编码的帧长度，即步骤八输出的解交织后符号均进行Polar译码结束，输出Polar码译码结果；

步骤十、对步骤9.6输出的译码结果进行CRC解校验，输出CRC解校验结果；

步骤十一、对步骤十输出的CRC解校验结果与步骤二中输入的当前帧待传输的信息比特进行比较和判决，计算得当前帧是否错误以及得出当前帧内的错误比特数；并将当前错误帧累加更新至当前错误帧数；

步骤十二、判断当前错误帧数是否达到最大错误帧数，如果未达到，则进一步判断当前帧序号i是否等于帧数，如果不等于则当前帧序号i加1，跳到步骤二；否则若等于帧数，则计算并输出错误统计结果；否则，如果达到最大错误帧数，计算并输出错误统计结果。