不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存 在任何運種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0206] 本說明書中的各個實施例均采用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置實 施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所W描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例 的部分說明即可。
[0207] 本領域普通技術人員可W理解實現上述方法實施方式中的全部或部分步驟是可 W通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可W存儲于計算機可讀取存儲介質中， 運里所稱得的存儲介質，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0208] W上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在 本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍 內。
【主權項】
1. 一種比特交織極化編碼調制方法，其特征在于，所述的方法包括W下步驟： 根據最大化互信息條件，計算目標比特序列所對應的M維星座圖中各星座點的連續概 率分布值P(Xi),其中，所述目標比特序列為初始比特序列經比特交織極化編碼處理后所得 到的序列； 構建WM維星座圖中各星座點為葉節點的哈夫曼樹，并將得到的星座點的連續概率分 布值P(Xi)按照最靠近的2^進行離散化，得到星座點的離散概率分布集合，其中，keZ+，k為 哈夫曼樹中星座點所對應的葉節點的深度； 將得到的星座點的離散概率分布集合與格雷映射相結合，取S〉l〇g2M，獲得星座點的不 等概率星座圖，其中，S為目標比特序列中調制符號對應的比特序列長度，M為所述目標比特 序列所對應發送符號的維數； 將所述目標比特序列按照所述不等概率星座圖的映射方式進行調制，獲得信道W的輸 入符號序列X=(X1,X2, . . .，XN)。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，初始比特序列經比特交織極化編碼處理得 到目標比特序列的過程，包括： 將2S進制初始比特序列輸入到信道巧'心|璋)，并分解成S個二進制并行子信道{曰1， 口2，…，Qs}，計算各二進制并行子信道的容量I (aj); 根據各二進制并行子信道的容量I(Oj)，計算與該容量相等的二進制加性高斯白噪聲信 道的噪聲方差O2(Oj); 根據O2(CiJ),采用高斯近似方法計算極化編碼器Gn輸入端的s*N個二進制極化子信道的 的高斯分布均值"當V ; 根據各二進制極化子信道的均值;計算每一個二進制極化子信道信道傳輸錯誤概 率巧W'/.、,），將s*N個二進制極化子信道按照傳輸錯誤概率從大到小的順序排序，選取錯誤 概率最小的K個二進制極化子信道作為信息比特位，其它二進制極化子信道作為固定比特 位，得到比特交織極化編碼的輸出比特序列。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的最大互信息條件用于計算星座圖概 率分布，該條件表述如下： 固定M維星座圖中各個星座點位置XiEX和星座圖的最大平均符號能量P，信道互信息表 示為I(X;Y)=H(X)-H(X|Y)，其中H( ?)表示賭函數，X為信道輸入符號，Y為信道輸出符號，E 悼]為星座圖平均符號能量，則星座點概率PU)滿足： max mizeI(X,Y) subject to E[X^] < P； 相應的，所述計算目標比特序列所對應的M維星座圖中各星座點的連續概率分布值P (Xi)，包括： 利用matlab中的凸優化工具解決滿足條件E[X2]含P時，的凸優化問題，得到最大平均符 號能量P確定情況下使信道互信息I(X，Y)最大的星座圖概率分布P(Xi),求解max mizeI(X, Y)ije{l，..，M}，W(y|xi)為物 理信道的轉移概率密度函數。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的最大互信息條件用于計算星座圖概 率分布，該條件表述如下： 固定M維星座圖中各個星座點位置XiEX和星座圖的最大平均符號能量P，輸入符號最大 賭表示為H( ? )，X為信道輸入符號。E[X2]為星座圖平均符號能量，則星座點的概率分布集 相應的，所述計算目標比特序列所對應的M維星座圖中各星座點的連續概率分布值P (Xi)，包括： 將求解最大互信息簡化為求解最大輸入符號賭函數H(X)，求解'當 平均符號能量E[X2]等于最大平均符號能量即寸，H(X)達到最大值，求解過程中規定星座點 概率服從Maxwel I-Boltzmann分布，式子中，表示為星座點的概率分布集合：，P(Xi)為星座點Xi的概率； 平均符號能量E[X2]是參數V的單調函數，根據等式E[X2]=P，采用二分法求得V值，得到 星座圖概率分布K。5. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的每一個二進制極化子信道的傳輸錯 誤概率為：其中表示為第j，j e {1，...，s}個二進制并行子信道對應的第i，i e {1，. ..，N}個二 進制極化子信道，Q函數的表達式為6. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述各二進制并行子信道信道容量I (a^計 算步驟，包括： 計算每個二進制并行子信道的信道轉移概率密度函數，計算公式為= …，'s'巧中;tf表示所有第化特等于《的比特序列所 對應的符號集合，W(y I刮)表示輸入符號為Xj,X^ex,輸出符號為y的物理信道轉移概率密度 函數； 根據化J，計算子信道a北勺信道容量，公式如下：7. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據各二進制并行子信道的容量Ka^，計 算與該容量相等的二進制輸入加性高斯白噪聲信道的噪聲方差O 2(Oj),包括： 確定二進制輸入加性高斯白噪聲信道傳輸模型為U= (l-2c)+z，其中U為二進制輸入加 性高斯白噪聲信道的輸出符號，C為發送比特，Z為信道W的噪聲，Z服從均值為0,方差為曰2的 高斯分布； 加性高斯白噪聲信道容量的計算公式為：其中，丫 = l-2c為加性高斯白噪聲信道轉移概率密度 函數，P(Ul-I)為二進制加性高斯白噪聲信道下輸入符號為-1輸出符號為U的信道轉移概率 密度函數，P(u 1+1)為二進制加性高斯白噪聲信道下輸入符號為1輸出符號為U的信道轉移 概率密度函數； lATCN(〇2)為噪聲方差O2的單調遞減函數，采用二分法求解二進制輸入加性高斯白噪聲 信道容量的噪聲方差O2(Oj),從而滿足lAWGN(〇2(aj)) = I(CIj)。8. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的高斯分布均值斯^計算通過n = IogsN次迭代計算得到，具體步驟為： 第j，j E {1，. . .，s}個二進制并行子信道a非片對應的第i，i e {1，. . .，N}個二進制極化子 信道的概率密度函數對數似然比對應的高斯分布均值的遞歸計算公式如下： 其中>9. 一種比特交織極化編碼調制裝置，其特征在于，所述裝置包括： 連續概率分布值確定模塊，用于根據最大化互信息條件，計算目標比特序列所對應的M 維星座圖中各星座點的連續概率分布值P(Xi),其中，所述目標比特序列為初始比特序列經 比特交織極化編碼模塊所進行的比特交織極化編碼處理后所得到的序列； 離散概率分布集合確定模塊，用于構建WM維星座圖中各星座點為葉節點的哈夫曼樹， 并將得到的星座點的連續概率分布值P(Xi)按照最靠近的進行離散化，得到星座點的離 散概率分布集合，其中，keZ+，k為哈夫曼樹中星座點所對應的葉節點的深度； 不等概率星座圖確定模塊，用于將得到的星座點的離散概率分布集合與格雷映射相結 合，取S〉l〇g2M，獲得星座點的不等概率星座圖，其中，S為目標比特序列中調制符號對應的 比特序列長度，M為所述目標比特序列所對應發送符號的維數； 調制模塊，用于將所述目標比特序列按照所述不等概率星座圖的映射方式進行調制， 獲得信道W的輸入符號序列X=(X1，X2, . . .，XN)。10. 根據權利要求9所述的一種比特交織極化編碼調制裝置，其特征在于，所述的比特 交織極化編碼模塊包括： 容量計算子模塊，用于將2S進制初始比特序列輸入到信道rレ|K；)，并分解成S個二進 審餅行子信道{〇1，叫…，as}，計算各二進制并行子信道的容量I(Qj); 噪聲差計算子模塊，用于根據各二進制并行子信道的容量I(Oj),計算與該容量相等的 二進制輸入加性高斯白噪聲信道的噪聲方差O2(CtJ); 高斯分布值計算子模塊，用于根據O2 (Qj )，采用高斯近似方法計算極化編碼器Gn輸入端 的s*N個二進制極化子信道的的高斯分布均值; 目標序列確定子模塊，用于根據各二進制極化子信道的均值》^1，計算每一個二進制極 化子信道信道傳輸錯誤概率巧W/、），將s*N個二進制極化子信道按照傳輸錯誤概率從大到 小的順序排序，選取錯誤概率最小的K個二進制極化子信道作為信息比特位，其它二進制極 化子信道作為固定比特位，得到比特交織極化編碼的輸出比特序列。
【專利摘要】本發明實施例公開了一種比特交織極化編碼調制方法及裝置，其中，該方法包括：根據最大互信息條件，計算目標比特序列所對應的M維星座圖中各星座點的連續概率分布值P(xi)，構建以M維星座圖中各星座點為葉節點的哈夫曼樹，將P(xi)按照最靠近的2-k進行離散化，得到星座點的離散概率分布集合，將得到的星座點的離散概率分布集合與格雷映射相結合，取s>log2M，獲得星座點的不等概率星座圖。應用本發明實施例所提供的技術方案，在相同的信道容量時，不等概率分布星座圖所需要的信噪比要低于等概率星座圖所需要的信噪比，提高了系統性能。
【IPC分類】H04L1/00, H04B14/00
【公開號】CN105656604
【申請號】
【發明人】牛凱, 董超, 周德坤
【申請人】北京郵電大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月21日