[发明专利]基于LSC-CRC译码的分段极化码编译码方法及系统

说明书

本发明公开了基于LSC‑CRC译码的分段极化码编译码方法及系统，方法包括：将多个独立的信道进行合并和拆分，得到与独立的信道个数相同的比特信道，获取各比特信道的容量，统计获取完全极化的比特信道的个数；将待传输的自由信息比特序列根据完全极化的比特信道的个数划分成相应个数的子序列，对每一子序列进行极化码编码，将编码之后的信息发送至相应的比特信道中；在接收端接收到编码之后的信息，根据LSC‑CRC译码算法分段进行译码，最后将译码后得到的译码子序列首尾拼接起来得到译码序列。本发明中的信道编码和译码方法操作简单，编译码的空间复杂度降低，且译码准确性提高。

技术领域

本发明涉及信道编码技术领域，尤其涉及的是基于LSC-CRC译码的分段极化码编译码方法及系统。

背景技术

信源编码是一种以提高通信有效性，减少信源冗余度而进行的符号变换。通过针对信源输出符号序列的统计特性来寻求某种方法，把信源输出符号序列变换成最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又可以保证物是真的回复原来的符号序列。是数字通信领域的一种重要的技术手段。

各种通信系统，虽然他们的形式和用途各不相同，但从信息传输、存储和处理的角度来看，本质上都是有两个收发端的通信系统，参见图1。信源10是产生消息的源，编码器20是将信源发出的消息变换成适于信道传送信号的设备，一般分为三个部分，即信源编码器，纠错编码器和调制器。信道30是将信号从发端传送到收端的媒质或通道，它是包括首发设备在内的物理设施，干扰源40是为了分析方便，将整个通信系统中各部分引入各种干扰，这种干扰源的统计特性是划分信道的重要因素，并且是决定信道传输能力的决定因素，译码器50是编码的逆变换，它要从受干扰的信号中最大限度的提取出有关信源10输出消息的信息，应尽可能精确地恢复信源10的输出，并将他们传递给信宿60，信宿60是信息的接受者，可以使人或者是物。

在极化码之前的信道编码主要有Turbo码和LDPC码。Turbo码是由两个或两个以上简单分量码编码器通过交织器并行级联在一起而构成的，信息序列首先送入第一个编码器，交织后送入第二个编码器。输出的码字有三部分构成：输入的信息序列，第一个编码器产生的校验序列和第二个编码器对交织后的信息序列产生的校验序列，Turbo码采用迭代译码，每次迭代采用的是软输入和软输出。Turbo码是目前已知的在信道截止频率和信道容量之间的最有效的译码方法。LDPC码是一类特殊的(n,k)线性分组码，其校验矩阵中绝大多数元素都为0，只有少部分为，即H是稀疏的。稀疏性使译码复杂度降低，实现更为简单。

自2009年Arikan提出极化码以来，关于极化码的研究已经成为信息论和编码领域的研究热点之一。极化码是一种可以渐进性能逼近香农限，同时有着低编码复杂度，并且能广泛使用于各种不同信道尝尽的信道编码方法。

极化码的一个重要的理论基础是信道的极化特性。用映射：w：x→y表示一个抽象的BDMC信道，该信道的输入为x＝{0，1}，输出符号集为y，w(y|x)，x∈x，y∈y：表示信道w的转移概率，并且定义为离散二进制无记忆信道的w的Bhattacharyya参数(即巴哈塔切亚参数)，定义离散二进制无记忆信道w的信道容量。参数z(w)和I(w)分别是信道w的可靠性和最大传输速率的一个量度。图2中给出了位信道的示意图，给定一个BDM信道w，将编码码字以此送入信道w，接受到向量对于任意一给定的i，1≤i≤N，可以定义一个形式信道其输入为u_i∈x，输出为转移概率为对于任意的BDM信道，具有上述转移概率的N＝2^m个位信道有如下极化现象，对于任意的δ∈(0，1)，当N趋于无穷大时，满足的位信道个数与为信道总数的比率趋向于I(w)，而满足的位信道个数与位信道总数的比率趋向于1-I(w)。从上述中可以发现，当N趋于无穷大时N个位信道的对称信道容量要么趋于1，要么趋于0，这就是信道的极化现象。因此在发送时可以用信道容量趋于1的信道来传输信息比特，用信道容量趋于0的信道来传输固定比特。