[发明专利]多进制正交扩频信号的极化码编译码方法

说明书

本发明公开一种多进制正交扩频信号的极化码编译码方法，主要解决现有技术的多进制正交扩频硬判决译码的误码性能差的问题。具体的步骤包括：(1)读入拟发送的信息序列；(2)对信息序列进行极化码编码；(3)对极化码编码序列进行交织处理；(4)进行多进制正交扩频；(5)提取对数似然比序列；(6)对对数似然比序列进行解交织；(7)极化码译码。本发明通过提取对数似然比序列的软判决方式将高效的极化码编译码与多进制正交扩频结合，具有误码性能好、实现复杂度低和频谱效率高等优点，满足信道编译码技术对效率和可靠性的要求。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及卫星通信技术领域中的一种将多进制正交扩频调制和极化码相结合进行编译码的方法。本发明可用于卫星应急通信系统中实现高效的信道纠错编译码，提高系统的可靠性和频带效率。

背景技术

极化码是于2007年提出的一种信道编码，也是现有唯一可用理论证明在码长无限长时达到信道容量的信道编码。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“多进制正交信号低密度校验码编译码方法”(申请日：2014年3月4日，申请号：201410075153.2，申请公开号：CN 103812614 A)中公开了一种多进制正交信号低密度校验码编译码方法。该方法的具体步骤为：第一步，接收信号与本地的多个正交伪随机序列进行互相关运算获得矢量序列；第二步，获得矢量序列后，采用变量消息处理装置的方法计算出多进制低密度校验码的码元初始概率；第三步，采用基于快速哈达码矩阵的对数域置信传播译码方法进行迭代译码，直到满足校验方程则停止迭代或达到最大迭代次数，输出译码结果或译码失败。该方法存在的不足之处是：第一，迭代次数较多，时延大，导致系统的吞吐量减小，不能满足更高信息传输速率的需求；第二，由于多进制低密度奇偶校验码的消息更新过程复杂、计算量大，导致整个系统实现复杂，对芯片的处理能力要求更高，增加通信系统的成本。

Hessam Mahdavifar等人在其发表的论文“Polar Coding for Bit-InterleavedCoded Modulation”(IEEE Transactions on Vehicular Technology,2016,65(5):3115-3127)提出了一种联合高阶调制和极化码来提高系统误码性能的方法。该方法的具体步骤为：第一步，发射装置将极化码编码序列进行交织处理，再采用格雷码的映射方式进行高阶调制；第二步，对高阶调制信号进行解调和软判决，得到码元序列，再对码元序列的比特进行解交织处理得到二进制比特序列；第三步，采用极化码的连续消除译码方法，对比特序列进行极化码译码。该方法存在的不足之处是：第一，由于高阶调制对信道质量要求高，在信道质量较差时，系统误码率性能不满足可靠通信的要求，造成传输速率下降甚至通信中断；第二，已调信号矢量的欧式距离短，导致抗干扰性能差，无法应用于存在复杂干扰的应急通信场景中。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种多进制正交扩频信号的极化码编译码方法，能够有效减小译码复杂度和时延，降低误码率，同时提高系统的可靠性和抗干扰性。

实现本发明目的的具体思路是，编译码系统的发送端通过对拟发送的信息序列依次进行极化码编码、交织和多进制正交扩频处理，得到正交扩频序列，编译码系统的接收端从正交扩频序列与本地的伪随机序列的互相关值中提取对数似然比序列，对对数似然比序列依次进行解交织和极化码译码处理。

本发明实现上述目的的具体步骤如下：

(1)编译码系统的发送端读入拟发送的信息序列；

(2)对信息序列进行极化码编码：

(2a)编译码系统的发送端，采用均等分割方法，将读入的信息序列均分为多个长度相等且互不重叠的子信息序列；

(2b)采用极化码编码器，对每个子信息序列进行极化码编码，得到二进制的子编码序列，将所有的子编码序列依次首尾相连组成极化码编码序列；