基于概率成形的符号解调方法、装置及可读介质

本发明涉及通信，具体涉及一种基于概率成形的符号解调方法、装置及可读介质。

背景技术：

1、当传输符号在经过awgn信道传输时，受到信道加上高斯白噪声的影响，信号点的幅值会发生变化，相对的其在星座上表现为偏离标准星座点。在传统编码调制系统中，由于接收端和发送端的符号概率分布都是均匀分布的，因此，接收端接收到的每个符号的错误概率都是相同的。对于受到干扰的符号，可以通过计算其对数似然比(likelihood ration,lr)值来判断其对应于标准星座中的哪一个标准星座点。传统的符号的对数似然值的计算可以依据欧式距离计算得到，awgn信道传输的符号y与标准星座点之间的lr可以由下式计算：

2、

3、然而在一些特殊的情形下，这种方法依旧无法正确判定信号，比如在低信噪比的情形中，信号点偏移的位置处于两个标准星座点中间时，计算该符号的对数似然比也不能正确还原信号。

技术实现思路

1、针对上述提到的技术问题。本技术的实施例的目的在于提出了一种基于概率成形的符号解调方法、装置及可读介质，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于概率成形的符号解调方法，包括以下步骤：

3、获取信源生成的随机序列，随机序列的码长为k，且服从伯努利1/2分布，采用成形码编码器对随机序列进行概率调整，得到调整序列；

4、对调整序列进行非系统极化码编码，得到比特序列，采用pam调制器对比特序列进行基于gray映射的pam调制，得到符号序列，计算符号序列中各符号出现的概率；

5、将符号序列输入awgn信道进行传输，得到信道输出，采用符号解调器将信道输出中各符号的lr值乘以符号序列中各符号出现的概率，得到归一化后的符号的lr值；

6、将归一化后的符号的lr值解调为比特的对数似然值序列llr，将比特的对数似然值序列llr输入sc译码器，计算得到调整序列的估计值，利用成形码编码器对调整序列的估计值进行还原，得到随机序列的估计值。

7、作为优选，采用成形码编码器对随机序列进行概率调整，得到调整序列，具体包括：

8、采用bwdm算法对随机序列进行处理，将随机序列划分为k/s组集合，其中，s∈{1,2,…,m}(m≤n)，计算集合ui′中比特“0”和“1”出现的概率，其中，i∈{1,2,…,k/s}；

9、响应于确定集合ui′中比特“0”出现的概率大于等于0.5，则无需进行比特翻转，仅在集合ui′中的最低位之前插入标记比特“0”，得到第一调整序列；

10、响应于确定集合ui′中比特“0”出现的概率小于0.5，则对该集合ui′中的各个比特进行比特翻转操作，并在集合ui′中的最低位之前插入标记比特“1”，得到第二调整序列；

11、将第一调整序列和第二调整序列按序合并，得到调整序列

12、作为优选，采用pam调制器对比特序列进行基于gray映射的pam调制，得到符号序列，具体包括：

13、将连续的两个比特(x1x2)映射到星座点{±1,±3}上，实现随机序列的符号的期望分布，得到符号序列x。

14、作为优选，计算符号序列中各符号出现的概率，具体包括：

15、统计经pam调制器后的符号序列x中各符号出现的次数；

16、计算符号序列x中各符号出现的次数与总符号序列的长度之比，得到符号序列中各符号出现的概率。

17、作为优选，采用符号解调器将信道输出中各符号的lr值乘以符号序列中各符号出现的概率，得到归一化后的符号的lr值，具体包括：

18、采用下式进行计算：

19、

20、其中，p(xi)为符号序列x中符号xi出现的概率，为信道输出中各符号的lr值，其中，y为信道输出y＝x+n中的符号，n表示信道噪声，δ2表示信道噪声功率。

21、作为优选，将归一化后的符号的lr值解调为比特的对数似然值序列llr，将比特的对数似然值序列llr输入sc译码器，计算得到调整序列的估计值，具体包括：

22、判断调整序列的当前译码比特是否为冻结位，若是，则否则，根据下式计算当前译码比特对应的对数似然值llr：

23、

24、

25、其中，表示调整序列的2i-1个比特的估计值，表示信道输出y经过符号解调器后得到的信号，l为对数似然值，l1和l2采用以下两个公式计算得到：

26、

27、

28、求出对数似然值后，根据以下公式进行比特判决：

29、

30、将比特判决的结果构成调整序列的估计值

31、作为优选，利用成形码编码器对调整序列的估计值进行还原，得到随机序列的估计值，具体包括：

32、根据整形参数s+1将调整序列的估计值为度量划分得到q/2/(s+1)组集合，根据各集合中最低位的比特判决的结果还原各集合中随机序列的估计值

33、第二方面，本发明提供了一种基于概率成形的符号解调装置，包括：

34、概率调整模块，被配置为获取信源生成的随机序列，随机序列的码长为k，且服从伯努利1/2分布，采用成形码编码器对随机序列进行概率调整，得到调整序列；

35、调整模块，被配置为对调整序列进行非系统极化码编码，得到比特序列，采用pam调制器对比特序列进行基于gray映射的pam调制，得到符号序列，计算符号序列中各符号出现的概率；

36、传输模块，被配置为将符号序列输入awgn信道进行传输，得到信道输出，采用符号解调器将信道输出中各符号的lr值乘以符号序列中各符号出现的概率，得到归一化后的符号的lr值；

37、还原模块，被配置为将归一化后的符号的lr值解调为比特的对数似然值序列llr，将比特的对数似然值序列llr输入sc译码器，计算得到调整序列的估计值，利用成形码编码器对调整序列的估计值进行还原，得到随机序列的估计值。

38、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

39、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

40、相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

41、(1)本发明提出的基于概率成形的符号解调方法将信源生成的随机序列依次经过成形码调制器、极化码编码器以及pam调制器，并计算调制后的符号序列中每个符号出现的概率p；将调制后的符号序列经过awgn信道传输，再将信道输出的符号y计算归一化后的符号的lr值，利用归一化后的符号的lr值通过软解调得到比特序列的对数似然值序列llr，利用对数似然值序列llr进行sc译码，得到调整序列的估计值，利用成形码解调器对调整序列的估计值进行还原，得到随机序列的估计值，针对接收端对符号解调过程中似然比值的归一化过程，引入各标准星座点的概率信息，降低信道噪声对符号的影响。

42、(2)本发明提出的基于概率成形的符号解调方法使得不同符号之间的lr相对大小差异更大，降低了偏移对符号解调的影响。

43、(3)本发明提出的基于概率成形的符号解调方法适用于多种不同的信道编码和调制方式，可显著提升极化码译码的性能。