[发明专利]使用低复杂度系统编码器在数据传输中进行纠错的方法和系统

说明书

具有数据校验的系统极化编码器(300、500)包括数据映射器(310、510、700)和非系统极化编码器(320、400、520)，所述数据映射器接收包含用于传输的信息的输入数据(301、501)，并生成修改后的数据(303、503)，所述非系统极化编码器执行变换矩阵(600)以对修改后的数据进行编码从而生成码字x(302、502)，使得对于坐标S的一些子序列，x_S＝d。对于非系统编码，变换输入u(406、601)包括针对与数据(403)无关的字的部分，针对反删截字(405)的部分，针对修改后的数据(303、401、503)的部分，以及针对携带从修改后的数据导出的校验字(404)的部分。变换输出(407、602)包括针对删截字的部分、针对携带数据的部分和针对用作冗余符号的部分，码字x通过x＝z_Q与变换输出相关，其中Q是删截后部分的补码。

技术领域

本申请一般涉及纠错，更具体地，涉及提供一种用于使用极化码(polar code)在传输数据中纠错的低复杂度的系统编码器。

背景技术

在现代数字数据传输(无线电话、无线数据传输、光盘传输到播放器、音乐播放器接收音乐数据，等等)中，为了效率，源编码器可以压缩待传输的数据，然后信道编码器可以接收压缩后的数据并向其添加冗余以保护数据在传输信道中免受噪声的影响。信道另一端的接收机(有时称为“信宿(sink)”)接收该编码后的数据，并使用信道解码器以执行信道编码的逆操作，随后由源解码器执行源编码的逆操作。解码后的信息由信宿播放(例如，由光盘播放器或音乐播放器或接收电话作为音频播放)，或者由该接收机以其他方式使用和/或存储。

本公开原理集中于用于可能包含有目的地引入的冗余的数据的传输的信道编码，以提高接收机处从错误恢复的机会。信道编码的工作方式通常为通过发送寻求被通信的一段数据(被称为“数据字”)，通过变换生成“码字”，该“码字”比数据字(从其衍生出码字)能够更好的免于错误，因此比数据字更适合于传输。就当前目的而言，可以说，使用矩阵与数据字相乘的线性块编码器已经被用于这一目的，因为这些线性块编码器能够在提供显著的(尽管不是绝对的)噪声防护方面(通常用误码率来表示，例如由噪声造成的比特误码率(BER))实现可接受的折衷，同时在它们所需的计算量方面具有足够的“低复杂度”。复杂度较高的编码方案很少实际使用，这些复杂度较高的方案降低了所接收信号的比特误码率(BER)，但为了达到预期的数据传输速率会要求过多的计算。

一种较新类型的线性块码是极化码，它通过能够获得信道容量(即，通过能够对数据进行编码使得能够利用传输信道的全部容量)，来对较旧的码作出改进。信道极化指：给定具有对称容量I(W)的二进制输入离散无记忆信道W，可以从W的N个独立副本中合成第二组N个二进制输入信道1≤i≤N，使得随着N变大，合成后的信道的一部分I(W)变得接近完美，而信道的剩余部分变得接近无用。基于这种思想构造的代码被称为极化码。非系统极化编码器通过将输入数据字d和固定字b收集到变换输入字u中，并将该变换输入字u与变换矩阵G相乘以呈现码字x(即，x＝uG)，来实现极化编码。