[发明专利]基于打孔的码率兼容极化码编码方法及系统

说明书

本发明公开一种基于打孔的码率兼容极化码编码方法及系统，本发明首先将打孔码字范围限制在与信息比特无关的码字集中，提出一种改进的随机打孔算法。基于该打孔算法，构造一种并行级联打孔极化码（PCPP），并提出一种基于打孔的码率兼容传输方案，根据一个数据包的最终传输速率对信道进行估计并确定后续数据包的初传码率。本发明方案降低了打孔极化码的BER和FER，并改善了随机打孔算法带来的错误平底，同时本方案的PCPP码码率兼容传输方案,实现了在时变信道下多个极化码数据包的码率兼容传输,其中每个数据包的平均重传次数仅为1.8次。

技术领域

本发明涉及信道编码传输技术领域，尤其涉及一种基于打孔的码率兼容极化码编码方法及系统。

背景技术

极化码是由Arikan提出的一种新兴的信道编码技术，具有以下优点：理论上证明在二元对称信道下取得香农极限；编码和译码结构简单，在接续消除译码(SuccessiveCancellation,SC)算法下复杂度仅为O(NlogN)，其中N为码块长度；极化码没有误码平台。其强大的理论基础使其被选为5G的关键技术。

传统的信道编码是通过信道状态信息(Channel State Information，CSI)估计信道参数，并设置适合信道容量的一种固定速率编码(Fixed-Rate Coding)方式。然而在许多通信场景中，如连续广域覆盖场景，当发送端可能无法获得或者难以获得准确CSI，固定速率编码方式将不再适用。特别的，极化码需要根据极化后的信道参数进行编码，在信道未知时无法实现编码过程，因此需要探索极化码在未知信道下的编码。

码率兼容编码方式适合在未知CSI下的使用。但是，现有技术并没有实现任意速率的极化码传输。目前，有一种容量可达的速率兼容极化码(Rate Compatible Ploar Codes,PCP codes)，通过使用一系列并行编译码器构造不同速率的极化码。当重传次数较多时，所需的编译码器个数也就越多，系统结构较为复杂。另外，当发送端需要连续传输多个极化码数据包时，若所有数据包均以相同的初始传输码率进行传输，在信道状态不发生突变的条件下，若第一个数据包所需的重传次数较多，后续数据包也同样需要较多的重传次数，系统结构将会更加复杂。

此外，通过打孔可构造任意长度和码率的极化码，但由于打孔造成了一部分码字的损失，相同码率下，打孔码字性能不如未打孔码字。为了减少码字性能的损失，可以采用相应的打孔算法，寻找使打孔码字性能最佳的打孔位置。但现有的打孔算法均在整个码字中选择打孔位置，过程中一部分信息位码字将会被删除，使得码字性能损失较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可以降低由于打孔带来的极化码码字性能损失的基于打孔的码率兼容极化码编码方法及系统。

为了达到上述目的，本发明提出一种基于打孔的码率兼容极化码编码方法，包括以下步骤：

调用预先设计的打孔算法，所述预先设计的打孔算法将打孔范围限制在与信息比特无关的集合中；

基于预先设计的打孔算法构造任意码长和任意码率的并行级联打孔极化码(PCPP)。

其中，所述基于打孔的码率兼容极化码编码方法还包括：通过获得的极化码在预设信道上进行码率兼容PCPP编码传输。

其中，所述通过获得的极化码在预设信道上进行码率兼容PCPP编码传输的步骤包括：

3.1、在前一次的数据包传输结束后，获取该数据包传输成功时对应的码率，由此估计当前信道容量所在的速率区间，得到对信道的估计值；

3.2、根据估计值确定下一个数据包的最佳初传码率，若以该码率传输的极化码译码失败，则发送端以更低的码率作为下次重传的码率,构造2级PCPP码完成数据包的传输，相比利用相同初传码率传输的方式，减少了重传次数，简化了系统结构。