CN112187290A - 一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统，方法包括以下步骤：设计Polar编译码树；利用设计的Polar编译码树，进行编码；进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；根据得到的后验概率，进行SC译码；叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。本发明针对Polar码的译码树，根据其极化结果来替换子树，从而实现灵活多样的级联编译码方案，使用不同的级联方案，可以从性能或者时延上获得增益。

Description

一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，具体涉及一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统。

背景技术

2009年土耳其教授Arikan提出Polar码(极化码)，Polar码是5G无线通信系统的标准编码方案。Polar码的主要译码方案是SC译码(连续对消译码)，在Polar码码长无限长时，使用SC译码可以逼近最大似然译码(ML)性能。SC译码，及其改进SCL(连续对消列表译码)、CRC-SCL译码是Polar码的主流译码方案，其性能优越，但主要问题是SC译码是串行译码，译码时间延迟较长，从而限制Polar码译码的吞吐量。

现有技术中有技术方案为提升Polar码的吞吐量，将Polar码译码树进行特殊处理。对于全为冻结比特的子树，即可直接返回全0，不用继续进行SC译码；而针对全黑的子树即可直接进行硬判决，不用继续进行SC译码。这些特殊处理减少了SC译码的译码时延。但是，该技术方案仅仅是针对节点特殊节点进行考虑，其仅仅没有考虑编码级联和译码方法和结合，无法改善SC译码等方案的性能，目标仅仅为减少时延，且有些处理会造成性能损失。其根本原因是该方案仅仅是对译码树译码方式的特殊处理，并未对译码子树和译码方法进行本质修改。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法及系统，方法通过使用树结构来看待Polar码的编译码过程，使用其信道极化结果，根据极化结果来判断信道容量的分配，从而选择适当的编译码方式，来构造多样灵活的Polar码级联其他码的编码方案。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，应用于通信系统，包括以下步骤：

设计Polar编译码树，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码复杂度低、时延低；

利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；

Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。

作为优选的技术方案，所述遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，具体为：

设码长M，信息位长度N的Polar码，使用高斯近似来构造Polar码，其根节点存储M位bit信息，其左子节点为码长N，信息位长度L的Polar码，右子节点为码长N，信息位长度512-L的Polar码；分别构造出码长N，信息位长度L的LDPC、码长N，信息位长度512-L的LDPC码来进行节点替换，在节点编码时使用LDPC码的编码方案，在节点译码时使用BP译码方法。

作为优选的技术方案，所述遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树，具体为：

基于采用LDPC码来替换子树相同的原理，根据Polar构造结果，针对码长为n，信息位长度为k的子树将其替换为码长为n，信息位长度为k的BCH节点，使用BCH的编码和译码方法。

作为优选的技术方案，所述进行Polar码编码步骤具体为：

将每一个子树看作一个子码，将每一个子树看作一组信道；

将信息序列放置在叶子节点，若叶子节点码字长度大于等于1，采用LDPC或RS码编码方案；

父节点处理，父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得到，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成；

重复执行父节点处理步骤，直到得到根节点码字。

作为优选的技术方案，所述Polar编码树的规则具体为：

将信息序列放置在叶子节点非冻结比特节点，冻结比特节点置0；

父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得来，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成；

不断执行父节点的处理步骤，直到得到根节点码字。

作为优选的技术方案，所述按Polar译码树节点规则进行SC译码具体为：

对LDPC、BCH使用各自的编译码方案，其他节点按照Polar编译码方案进行处理；

所述译码时的节点处理方式具体如下：

Pv节点从其父节点获取译码信息α_v；若所述Pv节点为根节点则直接从信道获取译码信息α_v；

v节点表示计算操作，根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l；

左子节点继续进行步骤Pv节点从其父节点获取译码信息α_v和步骤根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，使用置信传播BP译码；RS节点，使用BM译码；

左子节点返回译码结果β_l，v节点根据返回的结果β_l和α_v，计算传递给右子节点的译码信息α_r；

右子节点继续进行步骤Pv节点从其父节点获取译码信息α_v和步骤根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，使用置信传播BP译码；RS节点，使用BM译码；

右子节点返回β_r，v节点根据左右子节点的译码结果β_l和β_r得到节点的译码结果β_v。

作为优选的技术方案，叶子节点为长度为256的LDPC码，对LDPC码直接使用BP译码。

作为优选的技术方案，所述进行SC译码时还包括以下步骤：

在非叶子节点跳出SC译码，进行并行执行的其他译码算法。

作为优选的技术方案，所述调制方式为BPSK调制以及QPSK调制中的一种，所述信道类型为自然信道或AWGN信道，编码域包括二元域以及多元域，其中Polar码、LDPC码、BCH码分为二元码和多元码。

本发明还提供一种基于Polar编译码树的多元码编译码系统，包括：

Polar编译码树设计模块，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

划分模块，用于将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码复杂度低、时延低；

Polar码编码模块，用于利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

编码模块，用于在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

调制模块，用于码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

译码模块，用于根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

结果返回模块，用于叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；

执行模块，用于Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明对Polar码译码树依据信道容量来进行修改，当遇到一个信道容量小的子树，就用LDPC码等纠错能力强的码来替换子树(码字长度与信息序列长度不变，避免码率损失)；当遇到一个信道容量大的子树，就用BCH码等复杂度低、时延低的码来替换子树。本发明将Polar码编译码树与现有的好码编码方案结合起来，利用Polar的极化结果来构造新的编码方案，使得级联方案无码率损失，因为本方案所有编译码均在译码树上进行，而非先进行外码编码，再进行内码编码，以此来保证最佳传输效果，避免因为木桶短板效应而影响误帧率。

2、本发明扩大译码树叶子节点长度，比如针对一个[16,7]的子树，直接使用LDPC码进行替换，避免SC译码串行执行到长度为1的叶子节点，而是在长度为16的节点直接开始进行并行译码，本发明灵活使用LDPC码、RS码的编译码方案，从而改善Polar码SC译码的性能；利用LDPC码的BP译码并行性和性能优势，改善Polar码误码率和译码时延；利用RS码的BM译码复杂度极低，极大程度降低善Polar码SC译码的译码时延。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是Polar编译码树示意图；

图3是传统方案SC译码时其节点的处理方式；

图4是Polar码译码树示意图；

图5是编码时的父节点的处理示意图；

图6是修改后的Polar编译码树示意图；

图7是增大叶子节点长度方案编译码树示意图；

图8是Polar-LDPC方案的编译码树示意图；

图9是Polar-LDPC方案的FER性能示意图；

图10是Polar-BCH方案的FER性能示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明属于信道编码领域，通过使用树结构来看待Polar码的编译码过程，使用其信道极化结果，根据极化结果来判断信道容量的分配，从而选择适当的编译码方式，来构造多样灵活的Polar码级联其他码的编码方案。该方法针对二元域和多元域同样适用，可以扩展到多元域编译码上。

这种级联方案和原始的Polar码对比，可以获得增益。当级联LDPC码时，可以减少误码率，同时对LDPC码(低密度奇偶校验码)的BP译码可以使用并行优化；当级联RS码、BCH码时，因为其译码方法比较简单，可以在略微损失性能的情况下大幅提升译码速度。

如图1所示，本实施例提供的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，该方法应用于通信系统中，基于本发明方法的信道编码系统工作步骤包括：

S1、信源产生所要发送的消息序列，即通信系统中的01比特串；

S2、对Polar编译码树进行修改，利用修改后的编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特位置，进行编码；其叶子节点的编码方式随着外码改变而改变，对于二元码和多元码同样适用。

更进一步的，所述对Polar编译码树进行修改具体为：

当遇到一个信道容量小的子树，采用LDPC码等纠错能力强的码来替换该子树(码字长度与信息序列长度不变，避免码率损失)，比如使用LDPC码的方案来进行子树编译码；当遇到一个信道容量大的子树，采用BCH码等复杂度低、译码时延低的码来进行子树替换，比如使用RS码来进行子树编译码。修改后的Polar编译码树如图6所示。

所述遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，具体为：

以码长1024，信息位长度512的Polar码为例，使用高斯近似来构造Polar码，其根节点存储1024位bit信息，其左子节点为码长512，信息位长度139的Polar码，右子节点为码长512，信息位长度373的Polar码；我们分别构造出码长512，信息位长度139的LDPC码、码长512，信息位长度373的LDPC码来进行节点替换，在节点编码时使用LDPC码的编码方案，在节点译码时使用BP译码方法。

所述遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树，原理同上，根据Polar构造结果，针对码长为n，信息位长度为k的子树(Polar码节点)我们可以将其替换为码长为n，信息位长度为k的BCH节点，使用BCH的编码和译码方法。

如图2所示，为传统的[8,3]Polar码编译码树。白色叶子节点为冻结比特，在编码时置零；黑色叶子节点为非冻结比特节点，在编码时放置信息序列。根据Polar码的极化思想和信号容量分配思想，将每一个子树看作一个子码，每一个子树看作一组信道，编码步骤包括：

S21、将信息序列放置在叶子节点，叶子节点码字长度大于等于1，可以使用LDPC码、RS码等现有编码方案；

S22、父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得到，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成，如图5所示。

S23、重复执行步骤S22，直到得到根节点码字。

S3、利用本发明设计的编译码树，在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，最终在编译码树根节点得到所要传输的码字。

S4、码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

S5、根据得到的后验概率，放到根节点，按Polar译码树节点规则进行译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；所述Polar译码树如图4所示，图4展示了一般化的Polar码编译码树，其中左侧长度表示每一层节点对应的码字长度。我们将这棵现有的译码树按照信道容量(极化程度)进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树。

更进一步的，如图3所示，所述译码的具体步骤为：

依照传统方案SC译码时其节点的处理方式，针对修改后的编译码树，在编译码时，对LDPC、BCH使用各自的编译码方案，其他节点按照原Polar编译码方案处理；所述传统方案SC译码时其节点的处理方式如图3所示。

S51、Pv节点从其父节点(Pv本身为根节点则直接从信道获取译码信息)获取译码信息α_v(概率或者概率对数似然比LLR)。

S52、v节点表示计算操作，根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l。

S53、左子节点继续进行步骤S51、S52，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，一般使用置信传播(BP)译码；RS节点，一般使用BM译码。

S54、左子节点返回译码结果β_l，v节点根据返回的结果β_l和α_v，计算传递给右子节点的译码信息α_r。

S55、右子节点继续进行步骤S51、S52，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，一般使用置信传播(BP)译码；RS节点，一般使用BM译码。

S56、右子节点返回β_r，v节点根据左右子节点的译码结果β_l和β_r得到节点的译码结果β_v。

S6、根节点得到左右子节点译码结果，合并得到根节点的译码码字，完成信息传输。

如图7所示，在本发明的另一实施例中，扩大叶子节点的长度，减少SC串行译码时延，对方形节点直接使用ML译码，由于ML译码的并行性，可以获得时延增益；该实施例在译码步骤上有所区别，译码具体步骤为：

1、P_v节点从其父节点(P_v本身为根节点则直接从信道获取译码信息)获取译码信息α_v(概率或者概率对数似然比LLR)。

2、v节点表示计算操作，根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l。

3、左子节点继续进行步骤1、2，直到译码到叶子节点；该方案下，叶子节点为长度为8的Polar码，对其直接使用ML译码，因为ML译码具有并行性，所以可以改善原有SC译码的译码时延，同时略微提升性能。

4、左子节点返回译码结果β_l，v节点根据返回的结果β_l和α_v计算传递给右子节点的译码信息α_r。

5、右子节点继续进行步骤1、2，直到译码到叶子节点，该方案下，叶子节点为长度为8的Polar码，对其直接使用ML译码，因为ML译码具有并行性，所以可以改善原有SC译码的译码时延，同时略微提升性能。

6、右子节点返回β_r，v节点根据左右子节点的译码结果β_l和β_r得到P_v节点的译码结果β_v。

如图8所示，在本发明的另一实施例中，使用Polar-LDPC方案，获得译码性能增益，其中BP译码可以并行，降低时间延迟，但是会增大物理器件的能耗；该实施例在编码和译码步骤上有所区别，其具体编码步骤为：

1、将信息序列放置在叶子节点，叶子节点码字长度等于256，使用LDPC码编码。其冻结比特、非冻结比特数量由信道极化结果决定。

2、父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得来，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成。

3、不断执行步骤S2，直到得到根节点码字。

具体译码步骤为：

1、P_v节点从其父节点(P_v本身为根节点则直接从信道获取译码信息)获取译码信息α_v(概率或者概率对数似然比LLR)。

2、v节点表示计算操作，根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l。

3、左子节点继续进行步骤1、2，直到译码到叶子节点：该方案下，叶子节点为长度为256的LDPC码，对其直接使用BP译码，因为BP译码具有并行性，所以可以改善原有SC译码的译码时延，同时大幅度提升性能。

4、左子节点返回译码结果β_l，v节点根据返回的结果β_l和α_v计算传递给右子节点的译码信息α_r。

5、右子节点继续进行步骤1、2，直到译码到叶子节点：该方案下，叶子节点为长度为256的LDPC码，对其直接使用BP译码，因为BP译码具有并行性，所以可以改善原有SC译码的译码时延，同时大幅度提升性能。

6、右子节点返回β_r，v节点根据左右子节点的译码结果β_l和β_r得到P_v节点的译码结果β_v。

如图9所示，展示了Polar-LDPC方案的性能，其中Polar码节点使用SC译码，LDPC码使用BP译码，可以看到本发明的技术方案性能超过了Polar SC性能，在高信噪比时超过了Polar SCL＝2的性能。

如图10所示，展示了Polar-BCH方案的性能，BCH码使用BM译码，可以看到本发明性能超过了Polar SC性能，在高信噪比时贴近相同路径数量的SCL译码性能，在略微损失性能的情况下，大大减少了译码时延。

在本申请的另一个实施例中，还提供了一种基于Polar编译码树的多元码编译码系统，包括：

Polar编译码树设计模块，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

划分模块，用于将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码复杂度低、时延低；

Polar码编码模块，用于利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

编码模块，用于在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

调制模块，用于码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

译码模块，用于根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

结果返回模块，用于叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；

执行模块，用于Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。

在此需要说明的是，上述实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，该系统是应用于上述实施例的基于Polar编译码树的多元码编译码方法。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，应用于通信系统，其特征在于，包括以下步骤：

设计Polar编译码树，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码、RS码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码、RS码复杂度低、时延低；

利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；

Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，具体为：

设码长M，信息位长度N的Polar码，使用高斯近似来构造Polar码，其根节点存储M位bit信息，其左子节点为码长N，信息位长度L的Polar码，右子节点为码长N，信息位长度512-L的Polar码；分别构造出码长N，信息位长度L的LDPC、码长N，信息位长度512-L的LDPC码来进行节点替换，在节点编码时使用LDPC码的编码方案，在节点译码时使用BP译码方法。

3.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树，具体为：

基于采用LDPC码来替换子树相同的原理，根据Polar构造结果，针对码长为n，信息位长度为k的子树将其替换为码长为n，信息位长度为k的BCH节点，使用BCH的编码和译码方法。

4.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述进行Polar码编码步骤具体为：

将每一个子树看作一个子码，将每一个子树看作一组信道；

将信息序列放置在叶子节点，若叶子节点码字长度大于等于1，采用LDPC或RS码编码方案；

父节点处理，父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得到，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成；

重复执行父节点处理步骤，直到得到根节点码字。

5.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述Polar编码树的规则具体为：

将信息序列放置在叶子节点非冻结比特节点，冻结比特节点置0；

父节点左侧部分码字由左子节点码字和右子节点码字叠加得来，父节点右侧部分码字由右子节点码字组成；

不断执行父节点的处理步骤，直到得到根节点码字。

6.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述按Polar译码树节点规则进行SC译码具体为：

对LDPC、BCH使用各自的编译码方案，其他节点按照Polar编译码方案进行处理；

所述译码时的节点处理方式具体如下：

Pv节点从其父节点获取译码信息α_v；若所述Pv节点为根节点则直接从信道获取译码信息α_v；

v节点表示计算操作，根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l；

左子节点继续进行步骤Pv节点从其父节点获取译码信息α_v和步骤根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，使用置信传播BP译码；RS节点，使用BM译码；

左子节点返回译码结果β_l，v节点根据返回的结果β_l和α_v，计算传递给右子节点的译码信息α_r；

右子节点继续进行步骤Pv节点从其父节点获取译码信息α_v和步骤根据α_v计算传递给左子节点的译码信息α_l，直到译码到叶子节点，使用叶子节点特有的译码方法：LDPC节点，使用置信传播BP译码；RS节点，使用BM译码；

右子节点返回β_r，v节点根据左右子节点的译码结果β_l和β_r得到节点的译码结果β_v。

7.根据权利要求6所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，叶子节点为长度为256的LDPC码，对LDPC码直接使用BP译码。

8.根据权利要求6所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述进行SC译码时还包括以下步骤：

在非叶子节点跳出SC译码，进行并行执行的其他译码算法。

9.根据权利要求1所述的一种基于Polar编译码树的多元码编译码方法，其特征在于，所述调制方式为BPSK调制以及QPSK调制中的一种，所述信道类型为自然信道或AWGN信道，编码域包括二元域以及多元域，其中Polar码、LDPC码、BCH码分为二元码和多元码。

10.一种基于Polar编译码树的多元码编译码系统，其特征在于，包括：

Polar编译码树设计模块，所述编译码树的叶子节点分为冻结比特节点和非冻结比特节点，所述冻结比特节点在编码时置零，所述非冻结比特节点在编码时放置信息序列，所述信息序列为信源产生的消息序列；所述设计编译码树的具体步骤为：

划分模块，用于将Polar译码树按照信道容量进行子树划分，从而用其他码字的编码方案来替换部分子树；

所述替换部分子树具体为：遇到信道容量小的子树，采用LDPC码来替换子树，遇到信道容量大的子树，采用BCH码替换子树；所述LDPC码纠错能力强，BCH码复杂度低、时延低；

Polar码编码模块，用于利用设计的Polar编译码树，将信源产生的信息序列放在编译码树的非冻结比特节点位置，进行Polar码编码；

编码模块，用于在得到叶子节点的码字后，对所有码字按照Polar编码树的规则进行进一步编码，在Polar编码树根节点得到所有传输的码字；

调制模块，用于码字经过调制器调制，发送到信道；信宿接收信号，解调得到每一帧每一个比特的后验概率；

译码模块，用于根据得到的后验概率，放到Polar译码树的根节点，即字长度为n，则根节点存储n个后验概率信息，按Polar译码树节点规则进行SC译码，向子节点传递译码信息，直到译码到叶子节点；

结果返回模块，用于叶子节点根据父节点传递来的译码信息，进行本节点译码，将自己的译码结果返回给父节点；

执行模块，用于Polar译码树根节点得到左右子节点译码结果，合并得到Polar译码树根节点的译码码字，完成信息传输。

Images