本發(fā)明涉及極化碼技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種極化碼導(dǎo)頻符號(hào)選取方法。

背景技術(shù)：

極化碼被人們所熟知，是因?yàn)槠鋵?duì)多種對(duì)稱離散無記憶信道(dmc)能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到香農(nóng)限，同時(shí)具有明確的編碼構(gòu)造方法和較低的編譯碼復(fù)雜度，被選定為控制信道在5g增強(qiáng)編碼方法。

當(dāng)把極化碼運(yùn)用到無線通信中時(shí)在衰落信道中，信道估計(jì)在衰落信道中是基礎(chǔ)的步驟。對(duì)系統(tǒng)和非系統(tǒng)極化碼來說，它們的結(jié)構(gòu)都是建立在信息集合和已知的休眠比特，在二者中的有效性實(shí)現(xiàn)是存在的。在信道估計(jì)或者信道追蹤中，傳統(tǒng)的方法是在編碼碼字中加入額外的導(dǎo)頻符號(hào)，ls和mmse也常被用在信道估計(jì)技術(shù)中，例如在ofdm技術(shù)中在時(shí)域和頻域插入導(dǎo)頻。而針對(duì)于極化碼而言，還未有針對(duì)其的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案。

因此，如何針對(duì)極化碼進(jìn)行導(dǎo)頻設(shè)計(jì)已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題，

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中尚無針對(duì)極化碼進(jìn)行導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的缺陷，提供一種極化碼導(dǎo)頻符號(hào)選取方法來解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種極化碼導(dǎo)頻符號(hào)選取方法，包括以下步驟：

極化碼的設(shè)定，根據(jù)獲取的極化碼，對(duì)極化碼有效性編碼條件進(jìn)行設(shè)定；

編碼集合的標(biāo)識(shí)設(shè)定，建立編碼集合c、集合i和集合f，極化碼中信息位放在集合i中，極化碼中休眠位放在集合f中；

在集合i中導(dǎo)頻符號(hào)的選取，在集合i選取任意位置作為導(dǎo)頻位置，pi為在信息位中選取導(dǎo)頻的位置；

在集合f中導(dǎo)頻符號(hào)的選取，在f中根據(jù)導(dǎo)頻選擇方法選取位置作為導(dǎo)頻，pf為在休眠位中選取導(dǎo)頻的位置，且滿足與(gcc)^-1可逆；

編碼集合c的確定，將休眠位中選取導(dǎo)頻位置pf的集合s與集合i進(jìn)行合并組成編碼集合c，

c＝i∪s。

所述的極化碼的設(shè)定包括以下步驟：

設(shè)gn表示一個(gè)長(zhǎng)度為n的編碼塊的生成矩陣，

其中，n＝2ⁿ，表示克羅內(nèi)克積；

將極化碼的有效性編碼條件表示為矩陣形式，如下：

(gaa)^-1＝gaa

其中，gaa是生成矩陣gn的子矩陣。

所述的導(dǎo)頻選擇方法為非均勻?qū)ьl選擇法，非均勻?qū)ьl選擇法包括以下步驟：

設(shè)gff為生成矩陣gn的子矩陣；

在矩陣gff中以列為單位，查找集合f符合列組合關(guān)系所對(duì)應(yīng)列的序號(hào)，將此列序號(hào)記為pf，并將pf加入集合s中；

列組合關(guān)系為若干個(gè)列組合中除了對(duì)角位置的元素以外的其他位置均為0，其表達(dá)式如下：

j,i∈f且j≠i，

s＝{j:g(i,j)＝0}。

所述的導(dǎo)頻選擇方法為均勻?qū)ьl選擇法，均勻?qū)ьl選擇法包括以下步驟：

建立集合d，其中d＝{4k,1≤k≤n/4}；

在集合f中查找與集合d相同的元素，其表達(dá)式如下：

pf＝f∩d，

其中：pf為在休眠位中選取導(dǎo)頻的位置；

將pf加入集合s中。

有益效果

本發(fā)明的一種極化碼導(dǎo)頻符號(hào)選取方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比在編碼符號(hào)中進(jìn)行導(dǎo)頻符號(hào)的選擇，提高極化碼在有限域內(nèi)的性能，保持了已存在的有效性結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中選取的導(dǎo)頻不僅可以來獲取信道信息，同時(shí)還有利于解碼，導(dǎo)頻符號(hào)無需額外加入且還能滿足有效性結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法順序圖；

圖2為本發(fā)明的信道估計(jì)技術(shù)中導(dǎo)頻選取示意圖；

圖3為傳統(tǒng)的信道估計(jì)技術(shù)中額外加入導(dǎo)頻示意圖；

圖4為傳統(tǒng)導(dǎo)頻額外加入方法與本發(fā)明中兩種導(dǎo)頻選取方法的性能比較示意圖。

具體實(shí)施方式

為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下：

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種極化碼導(dǎo)頻符號(hào)選取方法，包括以下步驟：

第一步，極化碼的設(shè)定。根據(jù)獲取的極化碼，對(duì)極化碼有效性編碼條件進(jìn)行設(shè)定。

在此，有效性編碼條件用矩陣形式：(gii)^-1＝gii來表示。gii是一個(gè)生成矩陣gn的子矩陣，其中g(shù)ii的行和列都來自信息集合i。在有效編碼條件的基礎(chǔ)上，提出了兩種導(dǎo)頻選取方法(非均勻?qū)ьl選擇法和均勻?qū)ьl選擇法)。由于導(dǎo)頻是在編碼符號(hào)中選取的，所以產(chǎn)生了新的編碼集合c，c＝i∪s，兩種導(dǎo)頻選取方法都滿足有效編碼條件：(gcc)^-1＝gcc。

極化碼的設(shè)定包括以下步驟：

(1)設(shè)gn表示一個(gè)長(zhǎng)度為n的編碼塊的生成矩陣，

其中，n＝2ⁿ，表示克羅內(nèi)克積。

(2)將極化碼的有效性編碼條件表示為矩陣形式，如下：

(gaa)^-1＝gaa

其中，gaa是生成矩陣gn的子矩陣。

在n很大的情況下信道被分成了兩種情況，一種是沒有噪聲信道，另一種是幾乎完全噪聲信道。在沒有噪聲的信道傳遞信息比特，在噪聲信道傳遞休眠比特。

第二步，編碼集合的標(biāo)識(shí)設(shè)定。建立編碼集合c、集合i和集合f，極化碼中信息位放在集合i中，極化碼中休眠位放在集合f中。

現(xiàn)有技術(shù)中，在極化碼的系統(tǒng)編碼結(jié)構(gòu)中存在有效性的問題，選取導(dǎo)頻后也應(yīng)該滿足有效性，系統(tǒng)極化碼的有效編碼可以用(gaa)^-1＝gaa來表示?；谟行赃@個(gè)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)了兩種導(dǎo)頻選取方案，在編碼符號(hào)中選取導(dǎo)頻，這兩個(gè)方案都滿足有效性準(zhǔn)則：(gcc)^-1＝gcc。在此介紹本發(fā)明導(dǎo)頻選取的有效選取規(guī)范如下：

用pi、pf分別表示在i中的導(dǎo)頻位置和f中的導(dǎo)頻位置，是已知符號(hào)。在有導(dǎo)頻選取的極化碼的編碼等價(jià)于下面的問題：

對(duì)于一個(gè)信息向量xi以及結(jié)構(gòu)條件：{i,uf,pf,pi}，怎樣去計(jì)算ui來產(chǎn)生uf，發(fā)現(xiàn)是沒有辦法解決的。因?yàn)樵诰€性等式ui＝xi(gii)^-1中，只需要一個(gè)長(zhǎng)度為k的向量xi。然而在導(dǎo)頻選取時(shí)，在xf中會(huì)有|pf|個(gè)已知量。已知導(dǎo)頻嵌入在信息比特xi。

為了使得編碼問題有獨(dú)特的解決方法，必須加上一些限制。特別的|pf|這個(gè)限制是必須的，其意味著在uf中的一些休眠比特不能是作為休眠位了。信息集合和在f中的導(dǎo)頻進(jìn)行聯(lián)合c＝a∪pf。編碼過程可以用下式表達(dá)：

一個(gè)重要的說明是c不再是信息集合如現(xiàn)有下式

(xi,xf)＝(uigii+ufgfi,uigif+uigff)

所表示，而是包括了在f中的導(dǎo)頻。

所以首先需要考慮可行性和有效性。對(duì)于可行性在xi和ui元素個(gè)數(shù)相同和gii是可逆矩陣條件下，c和c的數(shù)目相同，同時(shí)gcc是下三角矩陣，所以可逆。接下來證明有效編碼。

對(duì)于新的編碼過程，(gcc)^-1＝gcc準(zhǔn)則是否滿足的條件是建立在的基礎(chǔ)上，也就是說當(dāng)

時(shí)，(gcc)^-1＝gcc。

如下：當(dāng)時(shí)，可以改為

xc＝ucgcc

等價(jià)于：uc＝xc(gcc)^-1。

gcc可逆(下三角矩陣，1在對(duì)角)。

從編碼過程x＝ugn和得到：

u＝xgn。

對(duì)其進(jìn)行分解的u:

因?yàn)間cc可逆，上式的第一部分等價(jià)于：gcc^-1＝gcc。

通過此，結(jié)構(gòu)的有效性可以用檢驗(yàn)。與gfi對(duì)比，少了|pf|行，多了|pf|列。c中包含了f中的元素，不能確定是一個(gè)零矩陣。

然而，有效編碼問題依然是有前途的由于gn的特殊性。

與gfi對(duì)比，中增加的列都來自gff。

原因在于，c的補(bǔ)集與f相比少了一些元素：(/表示去除)。

其第一部分：和gfi有相同的列。第二部分包含了增加的列。因?yàn)?imgfile="bda0001291885690000063.gif"wi="475"he="71"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>矩陣來自gff。因此，與gff相比，中額外增加的列都來自gff。

基于以上，以下第三步和第四步進(jìn)行具體導(dǎo)頻符號(hào)的選取。

第三步，在集合i中導(dǎo)頻符號(hào)的選取。在集合i選取任意位置作為導(dǎo)頻位置，pi為在信息位中選取導(dǎo)頻的位置。

第四步，在集合f中導(dǎo)頻符號(hào)的選取。在f中根據(jù)導(dǎo)頻選擇方法選取位置作為導(dǎo)頻，pf為在休眠位中選取導(dǎo)頻的位置，且滿足與(gcc)^-1可逆。

作為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式，導(dǎo)頻選擇方法為非均勻?qū)ьl選擇法，非均勻?qū)ьl選擇法包括以下步驟：

(1)設(shè)gff為生成矩陣gn的子矩陣。

(2)在矩陣gff中以列為單位，查找集合f符合列組合關(guān)系所對(duì)應(yīng)列的序號(hào)，將此列序號(hào)記為pf，并將pf加入集合s中。

列組合關(guān)系為若干個(gè)列組合中除了對(duì)角位置的元素以外的其他位置均為0，其表達(dá)式如下：

j,i∈f且j≠i，

s＝{j:g(i,j)＝0}。

讓i中的導(dǎo)頻任意，c＝a∪pf，滿足

集合f/pf總是f的子集。因此，矩陣的行都來自f。gff中的屬于s的列中除了對(duì)角外都是0元素。在的條件下，非0元素只會(huì)出現(xiàn)在對(duì)角位置。而f/pf去除了對(duì)角位置。因此

因此，選取方案滿足有效條件是一個(gè)有效編碼。下面是一個(gè)n＝4,r＝0.5的例子。i＝{8,10,11,12,13,14,15,16}，f＝{1,2,3,4,5,6,7,9}。

在子矩陣gff中，集合s＝{4,6,7,9}。如果pf＝s,那么

作為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式，導(dǎo)頻選擇方法為均勻?qū)ьl選擇法，均勻?qū)ьl選擇法包括以下步驟：

(1)建立集合d，其中d＝{4k,1≤k≤n/4}；

(2)在集合f中查找與集合d相同的元素，其表達(dá)式如下：

pf＝f∩d，

其中：pf為在休眠位中選取導(dǎo)頻的位置；

(3)將pf加入集合s中。

先定義集合d：d＝{4k,1≤k≤n/4}，

集合d是1到n中所有4的整數(shù)倍所組成的集合。子矩陣是一個(gè)零矩陣。

在此，gn的子矩陣理由如下：

生成矩陣

觀察g4發(fā)現(xiàn)第四列除了第四個(gè)元素其他3個(gè)元素都是0。

g4的第四列除了第四個(gè)位置其他都是0。從gn的列中選取滿足上式中所定義的d的列，用gn(:,d)表示。從gn表達(dá)式和g4中第4列的特點(diǎn)可以得到在gn(:,d)中的非0元素只會(huì)出現(xiàn)在滿足d的那些行，也就是說

對(duì)于給的的信息位集合i，用di、df分別表示在i中和在f中選取的導(dǎo)頻位置。接下來說明均勻選取方案也是有效的編碼。

均勻選取方法(eps):導(dǎo)頻位置：pf＝df，c＝i∪pf，得到子矩陣

在這個(gè)方案中pf＝df，所以把公式改寫成

因?yàn)閒/df∈f，gfi＝0，上式的第一部分全是0，上式的第二部分與gfi相比增加的列都來自于因?yàn)?imgfile="bda0001291885690000086.gif"wi="283"he="70"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>所以

d＝di+df

可以得到

因?yàn)?imgfile="bda00012918856900000810.gif"wi="184"he="63"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>是的子矩陣，可以得到所以可以得出

得出均勻選取方法(也是一個(gè)有效編碼，這個(gè)方法只要求df＝d∩f作為導(dǎo)頻)。

第五步，編碼集合c的確定。將休眠位中選取導(dǎo)頻位置pf的集合s與集合i進(jìn)行合并組成編碼集合c，

c＝i∪s。

如圖2所示，本發(fā)明中導(dǎo)頻選取的兩種實(shí)施方式都是用編碼中的符號(hào)作為導(dǎo)頻，如圖3所示，傳統(tǒng)的導(dǎo)頻方法是在已存在的編碼中嵌入導(dǎo)頻。

如圖4所示，使用matlab軟件，在編碼長(zhǎng)度n＝256、碼率r＝0.5的條件下對(duì)三種方法進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果可以看出，均勻選取方法和非均勻選取方法在性能上都要優(yōu)于傳統(tǒng)額外加入導(dǎo)頻方法。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。