[发明专利]极化码高阶调制系统中一种新颖的比特映射方法

说明书

本发明具体涉及极化码高阶调制系统中一种新颖的比特映射方法。本发明属于信道编码技术领域，该方法将极化码作为比特交织编码调制(BICM)系统的分量码，首先对码字比特所在分裂信道和BICM系统的等效信道按可靠度不同进行排序，然后将不可靠分裂信道上的冻结比特分配到调制器保护度低的等效信道，将调制器保护度高的等效信道用于传输信息比特，对信息比特的传输给予更多保护。在复杂度上没有明显增加的情况下显著提高了比特交织极化编码调制(BIPCM)系统的误比特率性能。仿真结果表明，本发明所提出的新颖比特映射方法与随机映射方法和交错交织映射方法相比，在BIPCM系统中均获得了一定程度的净编码增益。

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，涉及信道编码中极化码的高阶调制方法。该方法主要是基于极化码的信道极化和SC译码原理，以及高阶调制下调制器对等效信道的不均等保护对BIPCM系统的比特映射进行改进。

背景技术

极化码，一种线性分组码，可以被严格证明能够达到二进制对称信道等基本信道的信道容量，且具有确定的构造方法。由土耳其毕尔肯大学Arikan教授在2009年首次提出，是编码界的新星。极化码作为可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术，2016年，在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上，极化码成功入选5G无线通信系统标准，在增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)通信业务中，上行和下行控制信息的信道编码均采用极化码。

为了提高极化码的频带利用率，最容易的方法就是高阶调制。在过去的研究和实现的过程中，纠错编码与调制是被分开独立探讨设计的。作为数字通信系统中的两项主要技术，其一的信道编码技术虽然能够提高信息传输的可靠性，但是必须加入的冗余比特势必会扩展频带，最终造成的后果就是使信息传输速率下降；其二的数字调制技术不仅可以将信号频谱移动到希望的位置来适合信道的传输，而且多进制调制的方式可以使信息传输速率增加，从而也就达到了优化通信系统的频带利用率这个目标。但是调制过程最终会降低功率利用率，因为其提高信息传输速率的代价是增大信号的平均功率。为了在不增加通信系统发送功率的条件下提高频带有效性，需将编码与调制看成一个整体进行考虑。近年来，极化码联合高阶调制技术方案已经成为5G系统中的实用性方案，为了使实用的极化码高阶调制系统获得更高的频谱效率，针对极化码与高效编码调制技术的联合做出深入研究是非常必要的，且对于提高通信系统的频带利用率有着深远的意义。

所以本发明针对极化码高阶调制系统频谱利用率低的问题，提出了极化码高阶调制系统中一种新颖的比特映射方法。该方法将极化码作为BICM系统的分量码，结合极化码的信道极化和SC译码原理，以及高阶调制下调制器对等效信道的不均等保护，将不可靠分裂信道上的冻结比特分配到调制器保护度低的等效信道，将调制器保护度高的等效信道用于传输信息比特，以此提高极化码的纠错性能。仿真结果表明，相比于现有的交织器和比特映射方案，在基于Gray映射的正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)调制下，本专利提出的比特映射方法所构造的比特交织极化码编码调制(Bit-InterleavedPolar Coded Modulation,BIPCM)系统具有更好的误比特率性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种BIPCM系统中的比特映射方法。通过对极化码编码过程中已计算出的分裂信道可靠度衡量参数进行简单划分、选取，再结合BIPCM系统信道模型的等效平行二进制信道理论，使得所提出的比特映射方法在几乎没有增加系统复杂度的情况下，显著提升了BIPCM系统的误比特率性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

首先选定待设计的极化码码长N和信息比特数K，利用高斯近似法计算每一个分裂信道的可靠度，并按可靠度由高到低排序得到然后根据分裂信道可靠度确定信息比特集合和冻结比特集合，比特混合后得到信源比特序列