CN113179147A - 一种针对极化码速率匹配装置 - Google Patents

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熊军
郭晓峰
黄龙
胡宁
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Abstract

本发明公开了一种针对极化码速率匹配装置，包括构建可以对母码码长进行打孔的打孔模块，所述打孔模块包括整段打孔模块和点打孔模块，此针对极化码速率匹配装置，通过设置的打孔模块在对帧长不一定好凑成2的幂次方的极化码进行打孔，实现在编码的时候可以将即将编码码字的某些比特截断，不进行传输，从而可以大大降低极化码编码时候的误码率，且该打孔模块在使用的时候还可以实现对极化码进行两种打孔计算的方式，使用效果比较好。

Description

一种针对极化码速率匹配装置
技术领域
本发明涉及编码技术领域，具体为一种针对极化码速率匹配装置。
背景技术
Polar码的码长N为2的幂次方的形式，Polar码在使用时一种能够被严格证明“达到”信道容量的信道编码方法，Polar码是一种线性块码，其生成矩阵为GN，其编码过程为是一个二进制的行矢量，长度为N(即码长)，且这里BN是一个N×N的转置矩阵，在Polar码的编码过程中，中的一部分比特用来携带信息，称为信息比特，信息比特的索引的集合记作A，
Figure 106854DEST_PATH_IMAGE001
另外的一部分比特置为收发端预先约定的固定值，称之为固定比特，其索引的集合用A的补集
Figure 633781DEST_PATH_IMAGE002
表示，固定比特通常被设为0，只需要收发端预先约定，固定比特序列可以被任意设置，其中，构造序列可通过在线计算或者存表的方式确定。
但是在使用的时候有时候帧长不一定好凑成2的幂次方，这样的极化码在直接编码的过程中会使极化吗出现误码的情况，且误码率比较高，影响对极化的编码。为此，我们提出一种针对极化码速率匹配装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可满足在使用时可以实现对极化码的误码率进行精确降低需求的针对极化码速率匹配装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对极化码速率匹配装置，包括构建可以对母码码长进行打孔的打孔模块，所述打孔模块包括整段打孔模块和点打孔模块。
优选的，仿真了母码码长为N=2048的情况，信息位长K=768，打孔截断后的码长为NN=1536，即需要截掉N-NN=512比特，根据截断的位置不同，误码结果也不同；
此处信噪比很高，Eb/N0设为了50，只仿真了1个分组。
优选的，整段打孔方式的计算数据可以分为以下几种方式：
截断的512比特在最前面，误码率为0.1；
截断的512比特在最后面，误码率为0.34；
截断的512比特在中间，误码率为0.17。
优选的，整段打孔的方式可以按照以下的计算方式进行计算：
从第一比特开始，每2点截掉1个点，误码率为0.0445；
从第一比特开始，每3点截掉1个点，误码率为0.019
从第一比特开始，每4点截掉1个点，误码率为0.0039。
优选的，可见不管在哪个位置截断，信噪比很高时，都有误码。
优选的，但Polar码的信息位长K是可以在1-N间任意设置的，因此其码率R=K/N可以在0-1之间任意设置。
优选的，在进行Polar设计时，码长N的选取与通信帧结构有关，而K可以根据所需速率的大小及解调所需信噪比的大小灵活选取。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在使用的时候，通过设置的打孔模块在对帧长不一定好凑成2的幂次方的极化码进行打孔，实现在编码的时候可以将即将编码码字的某些比特截断，不进行传输，从而可以大大降低极化码编码时候的误码率，且该打孔模块在使用的时候还可以实现对极化码进行两种打孔计算的方式，使用效果比较好。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种针对极化码速率匹配装置，包括构建可以对母码码长进行打孔的打孔模块，所述打孔模块包括整段打孔模块和点打孔模块。
Polar码能够单独处理每一个信道
Figure RE-GDA0003052463100000031
并且使用
Figure RE-GDA0003052463100000032
趋于零的信 道来传输信息，那么如何选择好的信道来传输信息就是Polar码编码的关键， Polar码也是一种线性分组码，有效信道的选择也就对应着生成矩阵的行的选 择，下面首先详细介绍Polar码的编码过程，Polar码是--种线性分组码，编 码公式与别的线性分组码类似，由信息序列乘以生成矩阵，具体公式如下，
Figure RE-GDA0003052463100000033
其中,
Figure RE-GDA0003052463100000034
是将要传输的信息序列，GN就是生成矩阵，
Figure RE-GDA0003052463100000035
假设A是集合{1,...,N}的任意子集，公式(1.1)可以写成如下形式,
Figure RE-GDA0003052463100000036
其中，矩阵GN(A)是由A决定的矩阵GN，的子矩阵,GN(AC)是 GN去掉GN(A)的矩阵，也是的矩阵GN。
如果固定A和
Figure RE-GDA0003052463100000037
但uA是任意变量，那么就可以把源序列uA映 射到码字序列
Figure RE-GDA0003052463100000041
这种映射关系称为陪集编码，Polar码就是陪集码的例 子，由四个参数(N,K,A,
Figure RE-GDA0003052463100000042
)共同决定的陪集码，N表示码字的码长，K 表示信息位的长度；
A对应着生成矩阵GN中用来传输有用信息的行，即GN(A)中的行， 并且A中元素个数等于K；
Figure RE-GDA0003052463100000043
称为冻结位，用来传输固定的信息，即对应 着性能较差的比特信道；码率R＝K/N。
例，Polar码的编码参数为{4,2,{2.4},(1,0)}，则具体的编码映射关 系为
Figure RE-GDA0003052463100000044
给定源信息序列(u2,u4)＝(1,1)，则对应的码字为对
Figure RE-GDA0003052463100000045
由以上Polar码的编码理论可知，最重要的就是寻找性能好的信道，即 对应
Figure RE-GDA0003052463100000046
值较小的信道，也是序列A中元素的值,下面以N＝16为例来说明 如何来选择信道的：
Figure RE-GDA0003052463100000051
取初值
Figure RE-GDA0003052463100000052
可计算出
Figure RE-GDA0003052463100000053
具体各项值是:
Figure RE-GDA0003052463100000054
Figure RE-GDA0003052463100000055
对
Figure RE-GDA0003052463100000056
序列进行降序排列，选取
Figure RE-GDA0003052463100000057
值最小的4个比特信 道，这四个信道对应的行号的组成集合A，A＝[14，12，8，16]。则在矩阵G16中集合A对应的行构成G16(A)。
Figure RE-GDA0003052463100000058
同理，通过矩阵G16和G16(A)可得出G16(AC)，在给定输入信息序列就 可编出16位的Polar码码字。
Polar码的码长N为2的幂次方的形式，有时候帧长不一定好凑成2的幂次方，这时候最简单的办法便是打孔，即将编码码字的某些比特截断，不进行传输。
Polar码为非系统码，编码输出中没有所谓信息位和校验位之说，经仿真，打孔对码字性能影响很大。仿真了母码码长为N=2048的情况，信息位长K=768，打孔截断后的码长为NN=1536，即需要截掉N-NN=512比特，根据截断的位置不同，误码结果也不同（此处信噪比很高，Eb/N0设为了50，只仿真了1个分组）：
截断的512比特在最前面，误码率为0.1；
截断的512比特在最后面，误码率为0.34；
截断的512比特在中间，误码率为0.17；
从第一比特开始，每2点截掉1个点，误码率为0.0445；
从第一比特开始，每3点截掉1个点，误码率为0.019
从第一比特开始，每4点截掉1个点，误码率为0.0039；
可见不管在哪个位置截断，信噪比很高时，都有误码。
但Polar码的信息位长K是可以在1~N间任意设置的，因此其码率R=K/N可以在0~1之间任意设置，因此在进行Polar设计时，码长N的选取与通信帧结构有关，而K可以根据所需速率的大小及解调所需信噪比的大小灵活选取。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限。

Claims (7)

1.一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于，包括：
构建可以对母码码长进行打孔的打孔模块，所述打孔模块包括整段打孔模块和点打孔模块。
2.根据权利要求1所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：
仿真了母码码长为N=2048的情况，信息位长K=768，打孔截断后的码长为NN=1536，即需要截掉N-NN=512比特，根据截断的位置不同，误码结果也不同；
此处信噪比很高，Eb/N0设为了50，只仿真了1个分组。
3.根据权利要求1所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：整段打孔方式的计算数据可以分为以下几种方式：
截断的512比特在最前面，误码率为0.1；
截断的512比特在最后面，误码率为0.34；
截断的512比特在中间，误码率为0.17。
4.根据权利要求1所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：整段打孔的方式可以按照以下的计算方式进行计算：
从第一比特开始，每2点截掉1个点，误码率为0.0445；
从第一比特开始，每3点截掉1个点，误码率为0.019
从第一比特开始，每4点截掉1个点，误码率为0.0039。
5.根据权利要求4所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：可见不管在哪个位置截断，信噪比很高时，都有误码。
6.根据权利要求2所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：但Polar码的信息位长K是可以在1-N间任意设置的，因此其码率R=K/N可以在0-1之间任意设置。
7.根据权利要求6所述的一种针对极化码速率匹配装置，其特征在于：在进行Polar设计时，码长N的选取与通信帧结构有关，而K可以根据所需速率的大小及解调所需信噪比的大小灵活选取。
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