[发明专利]用于多级编码的装置

说明书

本发明涉及一种用于将输入消息序列多级编码为符号序列的装置和方法，例如，基于极化编码。所述输入消息包括信息比特。该装置用于将所述输入消息划分为多个子消息，将每个子消息编码为码字，其中，子消息集合被基于对不在该集合中的子消息进行编码得到的码字和该符号序列的预定义函数进行编码，并将所述编码后的子消息映射为相应的符号。

技术领域

本公开内容总体上涉及消息编码领域。特别地，本公开涉及一种用于将输入消息多级编码为符号序列的装置和方法，例如，基于极化编码的编码。本公开还涉及一种用于对输入符号序列进行多级译码的装置和方法。本公开内容还涉及到提供具有预定义特征的符号序列。

背景技术

为了实现传输信道的容量，信道输入符号应具有一定的概率分布。例如，需要用高斯分布来实现具有平均发射功率约束的加性高斯白噪音AWGN信道的容量。然而，在许多实际系统中，使用了均匀分布的信道输入符号，导致了容量的差距。这种损失被称为整形损失，如果使用均匀分布的信道输入符号，在AWGN信道上可以达到1.53dB。

特别是对高阶调制而言，整形损失变得非常大。在许多系统中，使用二进制编码调制，其中输入消息首先被映射为二进制码字(使用信道编码器)，然后码字通过符号映射器进一步映射到信道输入符号(如幅移键控(Amplitude Shift Keying，ASK)或正交调幅(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)符号)。符号映射器一般将m个比特作为输入，并将其转换为信道输入符号。

通常情况下，二进制码字具有均匀的比特分布，即一个码字内的1和0的数量平均来说是大致相同的。这导致信道输入符号也具有均匀的分布，这是造成整形损失的原因，因为对许多信道来说，均匀分布的信道输入符号不是最佳的。

已知不同的方法用以减少整形损失(即整形方法)，如概率整形编码调制(Probabilistically Shaped Coded Modulation，PSCM)，它可以在比特交织编码调制(Bit-Interleaved Coded Modulation，BICM)或多级编码(Multi-Level Coding，MLC)的基础上实现。

在BICM中，消息d首先被信道编码器编码为码字c，该码字被交织，然后通过符号映射器映射为信道输入符号x。在接收机处，可以进行单阶段的解映射和译码(参见图1)。

在MLC中，消息d首先被划分为m个部分(d₁,…,d_m)，然后其中每个部分用不同的信道编码器进行编码，产生相同长度的码字(c₁,…,c_m)。符号映射器将来自m个码字的每个比特映射到一个调制符号的不同比特级上。在接收机处，使用从译码先前比特级获得的信息(参见图2和图3，分别为MLC发射机和接收机)，对每个比特级进行连续解映射和译码(即多级解映射)。

在Iscan等人于2018年IEEE全球通信研讨会(GC Wkshps)，发表的工作成果“用于衰落信道的具有极化码的概率整形的多级编码”的第1-5页中，提出了基于MLC的极化编码的PSCM方案。图4中示出了该方案的框图。

图5给出了产生的概率分布的一个示例。可以看出，靠近原点的符号(具有低能量)比远离原点的符号(具有高能量)的概率要高。这种方法被称为“单比特级整形”。可以进一步观察到，所得到的概率分布只是对(最佳)高斯分布的粗略近似。因此，这种方法只允许获得有限的整形增益。

关于这种传统方法，可以总结出以下事实：

·Iscan等人的工作成果中的方案对每个比特级进行独立编码，并且只对单比特级进行整形。

·由此产生的分布只是最佳分布的粗略近似，因此，只能获得有限的整形增益。

·第m个比特级的编码器比传统编码器更复杂。

综上所述，需要一种改进的将输入消息编码为符号的装置和方法。