CN109361495A - 一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质，应用于无线通信技术领域，所述方法包括：根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明可以降低极化码构造的复杂度。

Description

一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质。
背景技术
AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)是无线通信中非常常见的一种噪声模型，噪声的幅度服从正态分布，功率谱密度均匀分布。以AWGN为噪声的信道称为AWGN信道，是通信***之中经常用到的一个理想信道模型。而GA (GaussianApproximation，高斯近似)是对密度进化的简化处理方法，在极化编码中用于信道的可靠性估计，即估计各个极化信道传输信息的差错概率。在BAWGNC(Binary Additive WhiteGaussian Noise Channel，二进制加性高斯白噪声信道)下，GA将密度进化方法中的LLR(Logarithm Likelihood Ratio，对数似然比)值的概率密度函数用一组方差为均值两倍的高斯分布来近似，由于高斯分布本身可以根据其均值和方差完全决定，所以在高斯近似假设条件下，只需要跟踪信息的均值变化就可以知道概率密度的变化。
但是，在实际数字通信***中，利用GA算法在进行极化编码构造时，需要逐信噪比进行构造，即当信噪比变化时，需要重新计算各个极化子信道的差错概率，导致计算复杂度偏高，实用性较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质，以降低极化码构造的复杂度，提高实用性。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种极化码构造方法，所述方法包括：
根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱j表示所述N码长极化码中码字的重量，p表示所述2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数；
根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界；
根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值；
对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对所述差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，K表示信息位长度。
可选的，所述根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值，包括：
针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
可选的，所述根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱包括：
根据公式：计算所述2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，
根据公式：计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
可选的，所述根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界，包括：
根据公式：确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
本发明实施例提供了一种极化码构造装置，所述装置包括：
第一极化重量谱计算模块，用于根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱i＝1、2、…N,l＝i+N,j＝0、1、2、…、N，j表示所述N码长极化码中码字的重量，p表示所述2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数；
第二极化重量谱计算模块，用于根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
一致界确定模块，用于根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界；
差错概率阈值确定模块，用于根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值；
极化码构造模块，用于对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对所述差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，其中，K表示信息位长度。
可选的，所述差错概率阈值确定模块包括：
第一子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第二子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第三子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
可选的，所述第二极化重量谱计算模块具体用于，根据公式：
计算所述2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，
根据公式：计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
可选的，所述一致界确定模块具体用于，根据公式：
确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的极化码构造方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述任一所述的极化码构造方法的步骤。
本发明实施例提供的极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质，根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明实施例通过麦克威廉姆斯恒等式迭代计算重量谱，有效降低了重量谱枚举算法的复杂度，并且，极化码构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度，对极化编码传输***具有很好的实用化前景。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的极化码构造方法的流程图；
图2为通过高斯近似算法和本发明实施例的方法构造极化码后进行译码的仿真结果图；
图3为本发明实施例的极化码构造装置的结构图；
图4为本发明实施例的电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决在极化码构造时计算复杂度高的问题，本发明实施例提供了一种极化码构造方法、装置、电子设备及可读存储介质，以降低极化码构造的复杂度。
下面首先对本发明实施例所提供的极化码构造方法进行详细介绍。
参见图1，图1为本发明实施例的极化码构造方法的流程图，包括以下步骤：
S101，根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱j表示N码长极化码中码字的重量，p表示2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数。
本发明实施例中，若N码长极化码的生成矩阵表示为FN，2N码长极化码的生成矩阵表示为F2N，则存在递推关系：N码长极化码在信道极化变换后将得到N个极化信道，极化信道的序号可以用i表示。N码长极化码中第i个极化信道的极化重量谱表示重量为j的码字个数。
对于2N码长的极化码，若极化信道序号N+1≤l≤2N，则依据矩阵F2N的结构，此时的极化信道位于矩阵F2N的下半部分，由两个相同的FN矩阵的部分行向量重复构成，因此，2N码长极化码的第l个极化信道与N码长极化码的第i个极化信道相对应，两者的极化重量谱满足的关系为：2N码长对应的码重p是N码长对应码重j的两倍，而相应的码字个数相等。当码重p为正奇数时，相应的码字个数均为0。
例如，码长为4的极化重量谱如表1所示，
表1
则8码长极化码的极化重量谱如表2所示。
表2
可见，可以根据4码长极化码的极化重量谱直接得到8码长极化码的下半部分(5≤l≤8)极化信道的极化重量谱。
S102，根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
具体的，在m＝1、2、…N时，依据矩阵F2N的结构，此时的极化信道m位于矩阵F2N的上半部分，由一个FN矩阵的部分行向量构成。对于2N码长的极化码，序号为m的极化信道的对偶极化信道的序号是2N-m+1。因此，对于m＝2、…N的极化信道都可以在S101中描述的下半部分极化信道中找到其相应的对偶极化信道，也就是说，极化信道m对应的线性分组码(2N,2N-m+1)编码也可以在S101中找到其对偶码。
例如，8码长极化码对应的极化信道之间的对偶关系如表3所示。
表3
信道序号 与之对偶的信道序号
8 2
7 3
6 4
5 5
可以看出，只有信道序号为1的极化信道没有与之对偶的极化信道，因此，信道序号为1的极化信道的极化重量谱在最后计算。
由于线性分组码的重量谱和该线性分组码的对偶码的重量谱之间满足麦克威廉姆斯恒等式关系，可以根据下半部分极化信道对应的极化重量谱确定该下半部分极化信道对应的重量谱，之后根据麦克威廉姆斯恒等式计算下半部分极化信道对应的对偶码的重量谱，最后根据下半部分极化信道对应的对偶码的重量谱计算下半部分极化信道对应的对偶码的极化重量谱，具体计算过程将在下文进行详细描述。
S103，根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界。
在加性高斯白噪声信道条件下，每个极化信道的差错概率和该极化信道对应的极化重量谱满足一致界计算公式，因此，可以根据极化重量谱以及一致界计算公式，确定每个极化信道的差错概率所选取的范围，将差错概率所能选择的最大值，作为极化信道的一致界，一致界值越小，表示该极化信道的可靠度越高。
S104，根据每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值。
本发明实施例中，通过S103得到每个极化信道的一致界之后，可以根据预设度量方法，对一致界进行处理，将得到的数据作为极化信道的差错概率阈值。这样，可以根据实际需求设置极化信道的差错概率阈值。
S105，对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，其中，K表示信息位长度。
由于差错概率阈值越小，极化信道的可靠度越高。因此，在构造2N码长极化码时，若码率为K/2N，选取差错概率阈值较小的K个极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。
举例而言，当码长为1024，码率为0.5，即信息位长度为512时，构造极化码时，首先对所有1024个极化信道计算其相对应的差错概率阈值，然后对全部差错概率阈值从小到大排序，度量值越小，代表该极化信道的可靠度越高，因此在进行极化编码时，只需要选择前512个差错概率阈值最小的极化信道用于传输信息比特，其余512个极化信道用于传输冻结比特即可。
本发明实施例的极化码构造方法，根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明实施例通过麦克威廉姆斯恒等式迭代计算重量谱，有效降低了重量谱枚举算法的复杂度，并且，极化码构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度，对极化编码传输***具有很好的实用化前景。
本发明的一种实现方式中，图1实施例S104中，包括：
针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
本发明实施例中，可以直接将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值。还可以设置第一通用构造度量，即对极化信道的一致界取对数，将一致界的对数作为差错概率阈值。还可以在考虑到高信噪比条件下，每一个极化信道的可靠性主要由最小汉明重对应的重量谱决定，因此在第一通用构造度量的基础上设置第二通用构造度量，即一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。当然，确定差错概率阈值的方法还可以有很多种，现有技术中所有根据一致界确定差错概率阈值的方法都属于本发明的保护范围。
本发明的一种实现方式中，图1实施例S102中，包括以下步骤：
首先，根据公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
具体的，得到下半部分极化信道的极化重量谱之后，为了应用麦克威廉姆斯恒等式计算上半部分极化信道的重量谱，需要先计算与下半部分极化信道相对应的重量谱
具体的，线性分组码一般表示为(2N,K)，2N表示码长，K表示信息位长度，码率R＝K/2N。对于第l个极化信道，其对应的线性分组码的码率为即相应的线性分组码为(2N,2N-l+1)码，第l个极化信道的重量谱表示为极化重量谱表示为第l个极化信道的重量谱(p不等于0时)是通过累积序号从l到2N的极化信道的极化重量谱得到的，而所有极化信道对应的重量为0的码字个数为1，即
例如，若4码长极化码的极化重量谱如表4所示，
表4
则4码长极化码的重量谱如表5所示。
表5
其次，根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，
本步骤中，对上半部分的极化信道m＝2,3,…,N中的每一个极化信道而言，码重p＝0,1,2,...,2N，即有2N+1个未知数，而变量v从0取到2N，每取一个值，可以得到一个方程，因此一共可以得到2N+1个方程。而在每一个方程中，即v确定下来之后，方程中p的取值范围也就确定了，方程左边p从0取到2N-v，方程右边p从0取到v。可见未知数个数与方程数相同，因此对每个极化信道，其对应方程组都有唯一解。
另外，还可以根据未知数系数的三角特性迭代求解上述方程组，得到重量谱
首先取v＝2N，可得此时方程左边只有一个未知数，右边的值均为已知量，可以直接计算得到，因此可以直接求得
再取v＝2N-1，可得此时方程左边有两个未知数和而已在上一步中求得，因此可以直接求得
以此类推，可以依次求得的值。实际应用中，除去序号m＝1的极化信道以外，当码重p为正奇数时，相应的码字个数均为0，即因此，可以节省一半的计算量。
最后，根据公式：计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
本发明实施例中，由于在计算极化信道的一致界时用到的是极化重量谱，因此根据公式：计算序号m＝2、3、…、N极化信道的极化重量谱。
至此，只有m＝1的极化信道的极化重量谱未知，考虑到极化码的特性，实际上累积第2～2N个极化信道的极化重量谱后，从二项分布中扣除就可以得到第1个极化信道的极化重量谱，即
上述算法中，对于码长2N的重量谱计算，只需要求N-1组2N+1线性方程组即可，并且每个方程组都是三角结构，可采用递推计算，计算复杂度为O(N2)，这样总计算复杂度为O(N3)，对于中等码长是可以承受的，理论上上述计算方法是可以扩展到任意码长的。
本发明的一种实现方式中，图1实施例S103中，可以根据公式：
确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
相应地，S104中，对一致界取对数之后，利用雅克比变换，可以得到第一通用构造度量令表示对数极化重量谱，其中，ln(·)运算是以e＝2.71828...为底数的自然对数函数，则有第一通用构造度量可以固定信噪比Es/N0的值，得到不依赖于Es/N0的简化通用构造度量，Es/N0的取值可以根据实际应用场景选择最优的值。
在高信噪比条件下，每一个极化信道的可靠性主要由最小汉明重对应的重量谱决定，因此，可以将第一通用构造度量简化为第二通用构造度量
令表示最小汉明重相应的对数重量谱，则同样地，可以固定信噪比Es/N0的值，得到不依赖于Es/N0的简化通用构造度量，Es/N0的取值可以根据实际应用场景选择最优的值。
举例而言，在码长N＝1024，码率为时，分别利用GA算法、本发明实施例所提出的第一通用构造度量和第二通用构造度量进行极化码构造，并利用连续消除、连续消除列表算法进行译码，得到的仿真结果可参见图2。纵坐标表示极化码的误块率，横坐标表示信噪比，其中，连续消除列表算法所采用的列表大小为16，第一通用构造度量的信噪比取值固定为4dB，第二通用构造度量的信噪比取值固定为3.3dB。
可以看出，本发明实施例的极化码构造方法在连续消除列表算法下能够获得与高斯近似相近甚至更好的误块率性能，并且构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度。在码长较长时，连续消除算法的误块率性能曲线仍然能够保持与高斯近似构造方法相同的下降斜率。
相应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种极化码构造装置，参见图3，图3为本发明实施例的极化码构造装置的结构图，包括：
第一极化重量谱计算模块301，用于根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱 j表示N码长极化码中码字的重量，p表示2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数；
第二极化重量谱计算模块302，用于根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
一致界确定模块303，用于根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；
差错概率阈值确定模块304，用于根据每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；
极化码构造模块305，用于对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，其中，K表示信息位长度。
本发明实施例的极化码构造装置，根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明实施例通过麦克威廉姆斯恒等式迭代计算重量谱，有效降低了重量谱枚举算法的复杂度，并且，极化码构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度，对极化编码传输***具有很好的实用化前景。
本发明的一种实现方式中，差错概率阈值确定模块包括：
第一子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第二子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第三子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
本发明的一种实现方式中，第二极化重量谱计算模块具体用于，根据公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，
根据公式：计算2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
本发明的一种实现方式中，一致界确定模块具体用于，根据公式：确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图4，图4为本发明实施例的电子设备的结构图，包括：处理器401、通信接口402、存储器403和通信总线404，其中，处理器401、通信接口402、存储器403通过通信总线404完成相互间的通信；
存储器403，用于存放计算机程序；
处理器401，用于执行存储器403上所存放的程序时，实现上述任一极化码构造方法的步骤。
需要说明的是，上述电子设备提到的通信总线404可以是PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线404可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口402用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器403可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器401可以是通用处理器，包括：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例的电子设备中，处理器通过执行存储器上所存放的程序，根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明实施例通过麦克威廉姆斯恒等式迭代计算重量谱，有效降低了重量谱枚举算法的复杂度，并且，极化码构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度，对极化编码传输***具有很好的实用化前景。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述任一极化码构造方法的步骤。
本发明实施例的计算机可读存储介质中存储的指令在计算机上运行时，根据N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算2N码长极化码中极化信道对应的极化重量谱；根据2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下每个极化信道的一致界；根据一致界和预设度量方法，确定每个极化信道的差错概率阈值；对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特。本发明实施例通过麦克威廉姆斯恒等式迭代计算重量谱，有效降低了重量谱枚举算法的复杂度，并且，极化码构造过程可以不依赖于信噪比，有效降低了极化码构造的复杂度，对极化编码传输***具有很好的实用化前景。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备及可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种极化码构造方法，其特征在于，所述方法包括：
根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱i＝1、2、…、N,l＝i+N,j＝0、1、2、…、N，j表示所述N码长极化码中码字的重量，p表示所述2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数；
根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱m＝1、2、…N；
根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界；
根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值；
对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对所述差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，K表示信息位长度。
2.根据权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值，包括：
针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
3.根据权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱包括：
根据公式：计算所述2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，v＝0、1、…、2N，
根据公式：计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
4.根据权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界，包括：
根据公式：确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
5.一种极化码构造装置，其特征在于，所述装置包括：
第一极化重量谱计算模块，用于根据N码长极化码中第i个极化信道对应的极化重量谱以及公式：计算2N码长极化码中第l个极化信道对应的极化重量谱i＝1、2、…N,l＝i+N,j＝0、1、2、…、N，j表示所述N码长极化码中码字的重量，p表示所述2N码长极化码中码字的重量，N＝2x，x为正整数；
第二极化重量谱计算模块，用于根据第l个极化信道对应的极化重量谱以及麦克威廉姆斯恒等式，计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱m＝1、2、…N；
一致界确定模块，用于根据所述2N码长极化码中每个极化信道对应的极化重量谱以及一致界计算公式，计算在加性高斯白噪声信道条件下所述每个极化信道的一致界；
差错概率阈值确定模块，用于根据所述每个极化信道的一致界和预设度量方法，确定所述每个极化信道的差错概率阈值；
极化码构造模块，用于对于码率为K/2N的任意2N码长极化码，在进行极化码构造时，对所述差错概率阈值进行从小到大排序，选取前K个差错概率阈值对应的极化信道用于传输信息比特，其余极化信道用于传输冻结比特，其中，K表示信息位长度。
6.根据权利要求5所述的极化码构造装置，其特征在于，所述差错概率阈值确定模块包括：
第一子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第二子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数作为该极化信道的差错概率阈值；或，
第三子模块，用于针对每个极化信道，将该极化信道的一致界的对数中，选取最小汉明重对应的值作为该极化信道的差错概率阈值。
7.根据权利要求5所述的极化码构造装置，其特征在于，所述第二极化重量谱计算模块具体用于，根据公式：计算所述2N码长极化码中第l个极化信道对应的重量谱
根据麦克威廉姆斯恒等式：
计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的重量谱
其中，v＝0、1、…、2N，
根据公式：计算所述2N码长极化码中第m个极化信道对应的极化重量谱
8.根据权利要求5所述的极化码构造装置，其特征在于，所述一致界确定模块具体用于，根据公式：确定在加性高斯白噪声信道条件下第q个极化信道的一致界为
其中，q＝1、2、…、2N，Es表示发送信号单个符号的平均能量，N0表示噪声功率谱密度，Es/N0表示符号信噪比。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-4任一所述的极化码构造方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-4任一所述的极化码构造方法的步骤。
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