一種信息傳輸方法、裝置、電子設備和存儲介質與流程

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種信息傳輸方法、裝置、電子設備和存儲介質。

背景技術：

gfdm(generalizedfrequencydivisionmultiplexing，廣義頻分復用)系統是一種靈活的非正交多載波系統。其基于時頻二維數據塊結構進行載波調制，可以靈活配置系統參數以滿足不同應用場景的需求，并可以有效降低系統帶外功率泄露，是未來移動通信系統的重要支撐技術之一。

在實際數字通信過程中，需要對傳輸信息的信道進行編碼，以提高傳輸信息的安全性與可靠度。現有gfdm系統中信道編碼方式為turbo編碼。具體實現過程為：在gfdm系統的發送端將待發送的信息經過crc(cyclicredundancycheck,，循環冗余校驗)編碼后，利用turbo編碼對該信息的多個傳輸信道編碼，之后通過交織將該信息轉化為碼字向量，通過gfdm系統的正交幅度調制技術對碼字向量調制，得到碼字向量中的多個符號信息。該多個符號信息通過gfdm調制技術進行調制，將通過gfdm調制的各個符號信息疊加，得到調制信號。對該調制信號加上循環前綴得到發送信息向量。通過gfdm系統的傳輸信道傳輸該發送信息向量到接收端。調制過程中有相應的濾波器對每個符號信息進行沖激成形，沖激成形使得各子載波不再相互正交。其中，所有濾波器都是有統一原型濾波器進行時頻域循環移位所得。

現有gfdm系統中，在傳輸信道中存在濾波器對碼字向量中的每個符號進行信息濾波，濾波使得發送信息中的各個符號信息間存在干擾，該符號信息間的干擾在頻域上表現為載波間干擾，從而使得gfdm系統信息傳輸的性能較低。

技術實現要素：

本發明實施例的目的在于提供一種信息傳輸方法、裝置、電子設備和存儲介質，以提高gfdm系統信息傳輸的性能。

第一方面，本發明實施例公開了一種信息傳輸方法，包括：

根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道；

確定各極化碼傳輸信道的可靠度；

獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對所述信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，所述編碼方法至少包括極化碼編碼方法；

在所述至少一個極化碼傳輸信道中選取與所述發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道；

通過所述目標極化碼傳輸信道傳輸所述發送信息向量到接收端，以使所述接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對所述發送信息向量進行處理，得到所述信息向量。

可選地，所述根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道，包括：

在gfdm系統中，通過gfdm信道變換以及二進制信道變換，確定所述gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，所述在gfdm系統中，通過gfdm信道變換以及二進制信道變換，確定所述gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道，包括：

在gfdm系統中，預設發送信息向量的比特向量通過正交振幅調制qam調制，得到所述預設發送信息向量的符號向量，所述符號向量的每個符號含有與所述qam調制的調制階數相對應的比特個數，按照符號向量中所有符號比特個數，將所述gfdm系統的信道劃分為與所述符號向量中所有符號比特個數相同的至少一個信道；

對所述至少一個信道通過預設二進制信道變換的預設網格圖映射技術，得到所述gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，所述確定各極化碼傳輸信道的可靠度，包括：

通過蒙特卡洛仿真算法，確定所述各傳輸信道的容量，并確定預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量；

當所述預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量與各極化碼傳輸信道的容量相等時，確定各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差；

通過高斯近似算法以及各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差，確定各極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值；

針對每個極化碼傳輸信道，將該極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，確定為該極化碼傳輸信道的可靠度。

可選地，所述獲取待發送信息向量，通過編碼方法將所述待發送信息向量編碼以及通過預設信號調制方法對編碼后的所述待發送信息向量調制，得到發送信息向量，包括：

獲取待發送信息向量，通過循環冗余校驗crc編碼對所述待發送信息向量編碼，形成帶有校驗序列的待發送信息向量；

通過極化碼編碼方式對所述帶有校驗序列的待發送信息向量編碼，形成極化碼編碼信息向量；

將所述極化碼編碼信息向量交織，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量；

通過所述qam以及所述gfdm調制所述極化碼編碼信息向量，得到調制信號；

通過對所述調制信號添加循環前綴，得到所述發送信息向量。

可選地，所述通過交織將所述極化碼編碼信息向量交織，得到對應于所述qam調制的極化碼編碼信息向量，包括：

將所述極化碼編碼信息向量中每個正交信息向量對應的信道進行等容量分割，得到對應于qam調制的所述極化碼編碼信息向量。

第二方面，本發明實施例還公開了一種信息傳輸裝置，包括：

極化碼傳輸信道確定模塊，用于根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道；

可靠度確定模塊，用于確定各極化碼傳輸信道的可靠度；

發送信息確定模塊，用于獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對所述信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，所述編碼方法至少包括極化碼編碼方法；

選取模塊，用于在所述至少一個極化碼傳輸信道中選取與所述發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道；

發送模塊，用于通過所述目標極化碼傳輸信道傳輸所述發送信息向量到接收端，以使所述接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對所述發送信息向量進行處理，得到所述信息向量。

可選地，所述極化碼傳輸信道確定模塊，具體用于在gfdm系統中，通過gfdm信道變換以及二進制信道變換，確定所述gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，所述極化碼傳輸信道確定模塊，包括：

信道劃分子模塊，用于在gfdm系統中，預設發送信息向量的比特向量通過正交振幅調制qam調制，得到所述預設發送信息向量的符號向量，所述符號向量的每個符號含有與所述qam調制的調制階數相對應的比特個數，按照符號向量中所有符號比特個數，將所述gfdm系統的信道劃分為與所述符號向量中所有符號比特個數相同的至少一個信道；

極化碼傳輸信道確定子模塊，用于對所述至少一個信道通過預設二進制信道變換的預設網格圖映射技術，得到所述gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，所述可靠度確定模塊，包括：

容量確定子模塊，用于通過蒙特卡洛仿真算法，確定所述各傳輸信道的容量，并確定預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量；

第一計算子模塊，用于當所述預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量與各極化碼傳輸信道的容量相等時，確定各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差；

第二計算子模塊，用于通過高斯近似算法以及各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差，確定各極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值；

可靠度確定子模塊，用于針對每個極化碼傳輸信道，將該極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，確定為該極化碼傳輸信道的可靠度。

第三方面，本發明實施例還公開了一種電子設備，包括處理器、通信接口、存儲器和通信總線，其中，處理器，通信接口，存儲器通過通信總線完成相互間的通信；

存儲器，用于存放計算機程序；

處理器，用于執行存儲器上所存放的程序時，實現如上述第一方面所述的方法步驟。

第四方面，本發明實施例還公開了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質內存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上述第一方面所述的方法步驟。

本發明實施例提供的一種信息傳輸方法、裝置、電子設備和存儲介質，利用極化碼的實現方式，通過兩步信道極化變換將傳統gfdm系統信道劃分以構造極化碼傳輸信道，通過在極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的至少一個極化碼傳輸信道，利用該至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，使得利用極化碼的編碼方式傳輸信息向量時更好的適應gfdm系統，提高了gfdm系統傳輸信息的性能。另外，極化碼相比于turbo編碼在譯碼時的復雜度更低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的一種信息傳輸方法流程圖；

圖2為本發明實施例的一種信息傳輸方法中gfdm系統的兩步信道變換示意圖；

圖3為本發明實施例的一種信息傳輸方法中gfdm調制過程示意圖；

圖4為本發明實施例的一種信息傳輸方法的至少一個極化碼傳輸信道的信道容量分布圖；

圖5為本發明實施例的一種信息傳輸方法發送信息向量在gfdm系統傳輸過程示意圖；

圖6(a)為本發明實施例的gfdm系統傳統awgn信道傳輸下不同調制階數的誤塊率性能仿真對比結果圖；

圖6(b)為本發明實施例的單徑瑞利信道傳輸下不同調制階數的誤塊率性能仿真對比結果圖；

圖6(c)為本發明實施例的單徑瑞利信道傳輸下配置參數不同的誤塊率性能仿真對比結果圖；

圖7為本發明實施例的一種信息傳輸裝置結構示意圖；

圖8為本發明實施例的一種電子設備結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

以下通過具體實施例，對本發明進行詳細說明。

為達到上述發明目的，本發明實施例公開了一種信息傳輸方法，如圖1所示，圖1為本發明實施例的一種信息傳輸方法流程圖，包括：

s101，根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

極化碼是一種新型編碼方式，其可以實現對稱二進制輸入離散無記憶信道(例如二進制對稱信道)和二進制擦除信道的容量進行代碼構造。在本發明實施例中，可以利用gfdm系統的載波間干擾特性，構造與gfdm系統信道良好適配的極化碼。在使用極化碼對信息編碼時，首先需要構造極化碼傳輸信道，使得gfdm系統的信道更適合極化碼編碼信息的傳輸，從而實現降低gfdm系統的差錯性能，提高gfdm系統信息傳輸的性能。

在本發明實施例中，基于比特交織編碼調制的原理，通過兩步信道極化變化方法，對gfdm系統信道分離形成多條適合極化碼傳輸的信道，對應形成本發明實施例中的至少一個極化碼傳輸信道。

具體地，本發明實施例兩步信道極化變換方法采用gfdm信道變換以及二進制信道變換的方法，在gfdm系統發送端對信道分離，形成至少一個極化碼傳輸信道。

s102，確定各極化碼傳輸信道的可靠度。

在上述得到gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道后，可計算出每個極化碼傳輸信道的可靠度。

具體地，可以設置預設發送信息向量，對應在接收端接收到預設接收信息向量，該預設發送信息向量為提前設定的已知含有0、1的一串二進制信息向量。預設發送信息向量在接收端對應形成預設接收信息向量，該預設接收信息向量通過mmse(minimummeansquareerror，最小均方誤差)接收機后得到含有軟信息的符號向量其中，包含相應發送端預設發送信息向量中的符號信息dn、其余符號對dn的干擾以及加性噪聲。在傳輸過程中每個符號信息中的每個比特占用一個信道傳輸，符號信息dn的第j個比特表示為bn,j，其比特似然比表示為λ(bn,j)，bn,j與λ(bn,j)對應的隨機變量分別表示為bn,j與ln,j。通過蒙特卡洛仿真方法，計算各傳輸信道的容量以及預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量。之后，通過預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量與各極化碼傳輸信道的容量相等，確定各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差。最后，通過高斯近似算法以及各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差，確定每個極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，將每個極化碼傳輸信道的均值確定為每個極化碼傳輸信道的可靠度。

s103，獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，編碼方法至少包括極化碼編碼方法。

得到每個極化碼傳輸信道的可靠度后，gfdm系統的發送端可以獲取v比特的二進制待發送的信息向量，該待發送的信息向量經過crc得到包含v比特的信號向量，其中包含原v信息比特以及r比特的crc校驗序列，即v＝v+r。經過極化碼編碼方法得到包含vc比特的編碼后的信息向量。通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量。該預設的信號調制方法可為qam，在qam后經過濾波器的沖激成形形成濾波數據，所有濾波數據疊加得到gfdm調制信號，對gfdm調制信號添加循環前綴后得到發送信息向量。

s104，在至少一個極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道。

上述在gfdm系統發送端得到發送信息向量后，可以進一步在gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道中，選取與該發送信息向量的比特個數相同的前幾個可靠度高的多個極化碼傳輸信道，將選好的多個極化碼傳輸信道作為本發明實施例中傳輸該極化碼信息的目標極化碼傳輸信道。

s105，通過目標極化碼傳輸信道傳輸發送信息向量到接收端，以使接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對發送信息向量進行處理，得到信息向量。

該極化碼信息通過gfdm系統的目標極化碼傳輸信道，gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道中剩余極化碼傳輸信道用全0或全1填充，通過gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，以使接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對發送信息向量進行處理，得到信息向量。

本發明實施例提供的一種信息傳輸方法，利用極化碼的實現方式，通過兩步信道極化變換將傳統gfdm系統信道劃分以構造極化碼傳輸信道，通過在極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的至少一個極化碼傳輸信道，利用該至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，使得利用極化碼的編碼方式傳輸信息向量時更好的適應gfdm系統，提高了gfdm系統傳輸信息的性能。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道，可參見圖2。圖2為本發明實施例的一種信息傳輸方法中gfdm系統的兩步信道變換示意圖，包括：在gfdm系統中，通過gfdm信道變換以及二進制信道變換，確定gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

第一步，gfdm信道變換：在gfdm系統中，預設發送信息向量的比特向量通過正交振幅調制qam調制，得到預設發送信息向量的符號向量，符號向量的每個符號含有與qam調制的調制階數相對應的比特個數，按照符號向量中所有符號比特個數，將gfdm系統的信道劃分為與符號向量中所有符號比特個數相同的至少一個信道。

本發明實施例中，經過gfdm系統的發送端流程依次傳輸，得到預設發送信息向量形成的預設接收信息向量后，在接收端獲取該預設接收信息向量，根據該預設接收信息向量依次反推極化碼傳輸信道的可靠度，最終在發送端選取可靠度高的目標極化碼傳輸信道進行極化碼信息傳輸。

具體地，發送端信源產生包含jn比特的預設待發送的信息向量b，該預設待發送的信息向量b可采用全0或全1的信息向量。g表示沖激成形濾波器在時域上的循環移位關系，w表示沖激成形濾波器在頻域上的移位關系，其中w1,1...wn,1...wi,j...wn,j表示設待發送的信息向量中每比特信息對應進入星座調制的傳輸信道。j表示2^jqam的調制階數。該預設待發送的信息向量b包含n個符號信息的復數值數據塊d，此數據塊可以分解為m個子符號，每個子符號包含k個子載波，因此n＝km。用d1,1...d1,m...dk,1...dk,m表示復數值數據塊d中每個符號上傳輸的子載波數據。g1,1...g1,m...gk,1...gk,m表示gfdm調制過程中經過的沖激成形濾波器。將經過gfdm調制后的所有調制信息疊加得到的預設發送信息向量可設為x＝(x1,x2,…,xn)。得到的預設發送信息向量經過gfdm系統信道傳輸到接收端，接收端接收到該預設發送信息向量形成的預設接收信息向量可設為y＝(y1,y2,…,yn)。此時可用平均互信息i(x；y)來表示信道容量，則gfdm信道變換如下：

因為x＝(x1,x2,…,xn)包含n個符號信息，則首先可以將gfdm系統信道容量拆分到符號級，即則將gfdm系統信道分解成了n個信道，又因為qam調制階數為j，因此每個符號xn都對應j個比特，設為bn＝(bn,1,bn,2,…,bn,j),n＝1,2,…,n，因此可以進一步將信道容量拆分到比特級，即則將gfdm系統信道分解成了jn個子信道，即完成了第一步gfdm信道變換。

第二步，二進制信道變換：對至少一個信道通過預設二進制信道變換的預設網格圖映射技術，得到gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

在上述得到jn個gfdm信道之后，對其進行并行的二進制信道極化變換，即為對gfdm信道通過預設二進制信道變換的預設網格圖映射技術，得到jn個比特極化信道，完成第二步二進制信道變換，形成本發明實施例的gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可見，通過兩步信道變換可將gfdm系統的信道劃分成適合極化碼傳輸的至少一個極化碼傳輸信道，使得gfdm系統與極化碼更好的結合，降低使用極化碼編碼得到的發送信道的錯誤率，從而提高gfdm系統的傳輸性能。

在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，信息傳輸方法中gfdm系統的預設的信號調制方法調制過程可如圖3所示。圖3為本發明實施例的一種信息傳輸方法中gfdm調制過程示意圖。

gfdm系統發送端信源產生包含v比特的待發送的信息向量，經過crc、信道編碼及交織，得到包含vc比特的碼字向量。通過預設的信號調制方法對碼字向量進行調制，該預設的信號調制方法可為qam以及gfdm。利用qam以及gfdm的調制過程可如圖3所示。

例如，采用qam調制時，通過qam對碼字向量調制得到包含n個符號信息的復數值數據塊d，即為圖3中d1...dn。此數據塊可以分解為m個子符號，每個子符號包含k個子載波，用dk,m表示任一復數值數據塊d中第m個子符號，第k個子載波上傳輸的數據，k＝1,2,…,k，m＝1,2,…,m。g1,1...g1,m...gk,1...gk,m表示調制過程中每個dk,m對應經過的沖激成形濾波器，δ[n]...δ[n-(m-1)k]表示與任一dk,m符號數據對應的符號時域上的移位，g[nmodn]表示與任一符號數據dn對應的原型濾波器，表示與任一dk,m符號數據對應的頻域上的移位，x[1],...,x[n]表示與d1...dn對應的濾波數據。gk,m表示沖激成形濾波器中的任一沖激成形濾波器，該gk,m均由同一個原型濾波器g＝(g[1],g[2],…,g[n])^t通過時頻域循環移位得到。gk,m計算公式如下：

其中，k＝1,2,…,k，m＝1,2,…,m，n＝1,2,…,n。任一數據dk,m經過與其對應的沖激成形濾波器進行濾波后得到濾波數據，將所有濾波數據疊加即得到gfdm調制信號x[1],...,x[n]，該調制信號x[1],...,x[n]中的任一調制信號x[n]計算公式如下：

將gfdm調制形成的調制信號向量表示為x：x＝ad。

其中，d＝(d[1],d[2],…,d[n])^t表示復數值數據信號，x＝(x[1],x[2],…,x[n])^t表示gfdm調制信號向量，a表示n×n的gfdm調制矩陣，由所有沖激成形濾波器排列組成。即

a＝(g1,1,g2,1…,gk,1,g1,2,g2,2,…,gk,2,…,g1,m,g2,m,…,gk,m)，

g1,1＝g＝(g[1],g[2],…,g[n])^t，

g1,2＝(g[(1-k)modn],g[(2-k)modn],…,g[(n-k)modn])^t

a矩陣實際上可以表示為兩個矩陣的點積(相同位置的元素對應相乘)，即a＝g⊙w，g矩陣表示沖激成形濾波器gk,m在時域上的循環移位關系，w矩陣表示濾波器gk,m在頻域上的移位關系。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，確定各極化碼傳輸信道的可靠度，可以包括：

步驟一，通過蒙特卡洛仿真算法，確定各傳輸信道的容量，并確定預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量。

具體為，在gfdm系統的接收端接收到接收信號y，該接收信號y通過最小均方誤差接收機后得到含有軟信息的符號向量其中，表示噪聲的協方差矩陣。a表示n×n的gfdm調制矩陣，h表示n×n的循環卷積矩陣，這里的ha可以視為一個整體，在信號檢測的過程中已經進行了信道均衡。中的各符號信息間存在干擾，實際上包含相應發送端符號信息dn、其余符號對dn的干擾以及加性噪聲，符號向量公式如下：

其中，c＝bmmsea，表示其他符號對相應發送端調制符號dn的干擾，表示噪聲。因此，sinr(signaltointerferenceplusnoisepower，信干噪比)可以表示如下：

其中，es表示發送端符號信息的平均功率，n0表示噪聲功率。

通過sinr，可以得到精確后的軟符號以計算dn中每比特的llr(log-likelihoodratio，對數似然比)，對數似然比llr公式如下：

其中，bn,j表示符號信息dn的第j個比特，其比特llr表示為λ(bn,j)，bn,j與λ(bn,j)對應的隨機變量分別表示為bn,j與ln,j。

通過蒙特卡洛仿真算法，估計得到概率密度函數p(ln,j|bn,j)，進而得到bn,j的信道容量i(n,j)，具體公式如下：

根據上述計算方式，計算得到接收信號y的符號向量中每個符號的每個比特對應使用的極化碼傳輸信道的信道容量。

計算得到預設biawgn(binaryinputadditivewhitegaussiannoise，二進制加性高斯白噪聲信道)模型的信道容量，biawgn模型的信道容量i(σ²)計算公式如下：

其中，ε＝1-2b，exp(·)表示自然常數e＝2.71828…為底的指數運算，v＝(1-2b)+z，b∈{0,1}，表示均值為0且方差為σ²的高斯分布。

步驟二，當預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量與各極化碼傳輸信道的容量相等時，確定各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差。

具體地，將上述預設二進制加性高斯白噪聲信道模型的信道容量與每個極化碼傳輸信道的容量相等，也就是求解如下方程：

i(n,j)＝i(σ²)

根據該方程，即可得每個極化碼傳輸信道的等效噪聲方差σ²。

步驟三，通過高斯近似算法以及各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差，確定各極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值。

步驟四，針對每個極化碼傳輸信道，將該極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，確定為該極化碼傳輸信道的可靠度。

具體地，使用高斯近似算法計算各極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，將該極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值作為比特極化信道的可靠度，即對數似然比高斯分布的均值越大，極化碼傳輸信道的可靠度就越高。最終選取可靠度高的極化碼傳輸信道進行信號傳輸。

可見，通過本發明實施例確定出每個極化碼傳輸信道的可靠度后，可選取可靠度高的極化碼傳輸信道進行極化碼編碼信息的傳輸，提高gfdm系統傳輸極化碼編碼信息的可靠性，從而提高gfdm系統的性能。

在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，通過蒙特卡洛仿真算法，確定各傳輸信道的容量，可如圖4所示。圖4為本發明實施例的一種信息傳輸方法的至少一個極化碼傳輸信道的信道容量分布圖。圖4中圓圈表示第一步gfdm信道變換形成的信道，點表示二進制信道變換形成的信道，圖4中采用16進制qam調制。從圖4中可知，第1、3比特對應信道的信道容量相等，第2、4比特對應信道的信道容量相等。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，獲取待發送信息向量，通過編碼方法將待發送信息向量編碼以及通過預設信號調制方法對編碼后的待發送信息向量調制，得到發送信息向量，包括：

獲取待發送信息向量，通過循環冗余校驗crc編碼對待發送信息向量編碼，形成帶有校驗序列的待發送信息向量。

在對gfdm系統信道劃分形成至少一個極化碼信道后，當發送信息時，可在該gfdm系統的信源處獲取待發送信息向量，通過該gfdm系統的crc對待發送信息向量編碼形成本發明實施例中帶有校驗序列的待發送信息向量。

通過極化碼編碼方式對帶有校驗序列的待發送信息向量編碼，形成極化碼編碼信息向量。

在上述對待發送信息向量crc編碼后，獲取帶有校驗序列的待發送信息向量，通過極化碼編碼方式對帶有校驗序列的待發送信息向量編碼，形成本發明實施例中的極化碼編碼信息向量。

通過交織將極化碼編碼信息向量交織，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。

發送信息向量要經過信道傳輸過程中，實際的信道往往是具有衰落特性的，持續時間較長的深衰落谷點會影響到相繼一串發送信息中符號信息的比特發生錯誤。交織即為將突發差錯的一串比特分散開，變成一個個隨機獨立差錯。

具體地，在上述編碼完成形成極化碼編碼信息向量后，獲取該極化碼編碼信息向量，基于“不同符號信息中相同位置比特對應的極化碼傳輸信道的信道容量非常接近”這個結論對極化碼編碼信息向量交織，形成對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。

通過qam以及gfdm調制極化碼編碼信息向量，得到調制信號。

在本發明實施例中，可通過qam以及gfdm對極化碼編碼信息向量進行調制，得到調制信號。需要說明的是，本發明實施例的一種信息傳輸方法的預設調制方法并不限于qam以及gfdm，其他調制方法也是可取的。

通過對調制信號添加循環前綴，得到發送信息向量。

在上述對極化碼編碼信息向量進行調制，得到調制信號后，在該調制信號前添加循環前綴，得到極化碼編碼形成的發送信息向量。

可見，通過本實施例可實現將待發送信息向量使用極化碼編碼方法形成極化碼編碼信息，通過預設調制方式對編碼信息調制，最終形成極化碼編碼的發送信息向量。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，將極化碼編碼信息向量交織，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量，包括：

將極化碼編碼信息向量中每個正交信息向量對應的信道進行等容量分割，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。

在本發明實施例中，采用了更加簡化的交織，即為將極化碼編碼信息向量中每個正交信息向量對應的信道進行等容量分割，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。具體如下：

在本發明實施例中，根據傳輸參數，將gfdm系統信道分解為jn個極化碼傳輸信道，最優的交織方法是指直接將全部jn個極化碼傳輸信道分為兩組，每組有jn/2個極化碼傳輸信道。分組的原則是要保證這兩組信道各自的信道容量之和相等，這樣分組的操作就是等容量分割。然后再對這兩組信道分別進行等容量分割，以此類推，一直按等容量的準則分組下去，直到最后，各組內只有兩個極化碼傳輸信道，這時算法終止。

最優交織性能雖好，但當jn的值很大時，交織的復雜度會非常高。

本發明實施例中基于“不同符號信息中相同位置比特對應的極化碼傳輸信道的信道容量非常接近”這個結論，只在每個正交幅度調制符號對應的信道內進行等容量分割操作。即首先將jn個gfdm系統的極化碼傳輸信道分解為2n個組(因為n是正交幅度調制qam符號的個數，又考慮了每個qam符號實部和虛部的等價性)，每組包含j/2個極化碼傳輸信道，然后同時即并行地對這2n個極化碼傳輸信道組執行等容量分割，即可完成對子信道中突發差錯的一串比特分散開，完成交織過程，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。

可見，在本發明實施例中，通過交織將極化碼編碼信息向量中每個正交信息向量對應的信道進行等容量分割，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量，可簡化交織的復雜度，提高交織過程的效率。

在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，發送信息在的gfdm系統傳輸過程可如圖5所示。圖5為本發明實施例的一種信息傳輸方法發送信息向量在gfdm系統傳輸過程示意圖。

在圖5中，gfdm系統發送端信源產生包含v比特的待發送信息向量b，經過crc編碼得到包含v比特的信號向量，其包含原v比特待發送信息以及r比特的crc校驗序列，即v＝v+r。經過信道編碼，得到包含vc比特的碼字向量，編碼碼率定義為r＝v/vc。對碼字向量進行交織以及星座調制，在本發明實施例中可采用qam，調制階數為j，得到包含n個符號的復數值數據塊d，此數據塊可以分解為m個子符號，每個子符號包含k個子載波，因此n＝km。用dk,m表示在第m個子符號，第k個子載波上傳輸的數據，k＝1,2,…,k，m＝1,2,…,m，dk,m經過的沖激成形濾波器用gk,m表示，所有gk,m組成大小為n×n的gfdm調制矩陣a，所有濾波數據疊加得到gfdm調制信號x＝ad。對調制信號添加長度為ncp的循環前綴后得到發送信息向量無線信道表示為其中，nch為信道的長度，經過信道傳輸后，在接收端的形成的信號為其中，表示信道卷積矩陣，它是由信道沖激響應h形成的大小為(n+ncp+nch-1)×(n+ncp)的帶對角矩陣，表示加性白高斯噪聲，其中，表示噪聲方差。

假設接收端經過理想同步，接收到信號對該信號去掉循環前綴得到信號y，其中y＝hx+z，h為n×n的循環卷積矩陣。接收端的mmse接收機得到該信號y中的符號向量其中，包含相應發送端符號信息dn、其余符號對dn的干擾以及加性噪聲。通過接收端預設星座解調技術、解交織以及預設信道譯碼技術對該信號y的符號向量解碼，最后在通過crc譯碼，得到帶有干擾的發送端的二進制信號向量至此完成整個信息的傳輸過程。

在本發明實施例的信息傳輸方法的一種實施例中，為了更好地體現本發明實施例的gfdm系統的性能更佳，以下通過具體仿真結果說明。

本發明實施例的一種信息傳輸方法性能仿真對比結果，包括圖6(a)、圖6(b)以及圖6(c)。

在gfdm系統中，每個發送信息向量的數據塊包含的傳輸符號數配置為n＝128，沖激成形濾波器為升余弦滾降濾波器。原有turbo編碼的gfdm系統中采用3gpplte標準turbo編碼及速率適配算法，譯碼采用對數最大后驗概率算法，最大迭代次數為8。本發明實施例的極化碼編碼的gfdm系統的譯碼方案采用aca-scl(aidedcrcadaptivesuccessivecancellationlist,循環冗余校驗輔助的自適應連續消除列表)算法，最大列表長度為32。兩方案中編碼碼率均為0.5且都采用crc-24碼。

圖6(a)為本發明實施例的gfdm系統傳統awgn(additivewhitegaussiannoise，加性高斯白噪聲)信道傳輸下不同調制階數的誤塊率性能仿真對比結果圖。在圖6(a)中，配置子載波數k＝16，子符號數m＝8，濾波器的滾降因子α＝0.1。曲線1polarqpsk表示采用正交相移鍵控調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線2lteturboqpsk表示采用正交相移鍵控調制的turbo編碼的gfdm系統曲線圖，曲線3polar16qam表示采用16進制qam調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線4lteturbo16qam表示采用16進制qam調制的turbo編碼的gfdm系統曲線圖，曲線5polar64qam表示采用64進制qam調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線6lteturbo64qam表示采用64進制qam調制的turbo碼編碼的gfdm系統曲線圖。由圖6(a)可知，本發明實施例的極化碼編碼的gfdm系統的性能比turbo編碼的gfdm系統好1～2db，且性能增益隨著調制階數j的增加而增大。

圖6(b)為本發明實施例的單徑瑞利信道傳輸下不同調制階數的誤塊率性能仿真對比結果圖。在圖6(b)中其他配置不變，信道變為單徑瑞利信道。曲線apolarqpsk表示采用正交相移鍵控調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線blteturboqpsk表示采用正交相移鍵控調制的turbo碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線cpolar16qam表示采用16進制qam調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線dlteturbo16qam表示采用16進制qam調制的turbo碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線epolar64qam表示采用64進制qam調制的極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線flteturbo64qam表示采用64進制qam調制的turbo碼編碼的gfdm系統曲線圖。此時的仿真結果與圖6(a)中類似，本發明實施例的極化碼編碼的gfdm系統的性能比turbo編碼的gfdm系統好，且性能增益隨著調制階數j的增加而增大。

圖6(c)為本發明實施例的單徑瑞利信道傳輸下配置參數不同的誤塊率性能仿真對比結果圖。圖6(c)中，子載波數k，子符號數m以及濾波器滾降因子α可靈活配置，調制方式為16qam，經過單徑瑞利信道。曲線g表示α＝0.1k＝16m＝8的環境下極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線h表示α＝0.9k＝16m＝8的環境下極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線i表示α＝0.1k＝32m＝4的環境下極化碼編碼的gfdm系統曲線圖，曲線j表示α＝0.1k＝16m＝8的環境下turbo編碼的gfdm系統曲線圖，曲線k表示α＝0.9k＝16m＝8的環境下turbo編碼的gfdm系統曲線圖，曲線l表示α＝0.1k＝32m＝4的環境下的turbo碼編碼的gfdm系統曲線圖。

由圖6(c)可知，在滾降因子一定時，不同的子載波數，子符號數配置對系統性能有顯著的影響，子載波數k＝16，子符號數m＝8時，本發明實施例的極化碼編碼的gfdm系統性能比子載波數k＝32，子符號數m＝4時的性能好大約1db，相應的turbo編碼的gfdm系統的性能差距甚至有1.6db。這是因為不同的子載波數，子符號數配置會直接影響gfdm系統內干擾的特性。此外，當子載波數，子符號數配置一定時，濾波器的滾降因子α＝0.9時，本發明實施例的極化碼編碼的gfdm系統與turbo編碼的gfdm系統的性能都比α＝0.1時的性能差0.4db左右。這是因為滾降因子越大，系統符號間干擾越嚴重。

最后，本發明實施例還比較了極化碼編碼的gfdm系統與turbo編碼的gfdm系統的譯碼復雜度。在極化碼編碼的gfdm系統中，采用aca-scl極化譯碼算法。該譯碼復雜度包含兩部分：計算復雜度與路徑選擇復雜度其中，表示平均列表長度，v表示信息位的長度。當誤塊率bler為10^-3時，約等于2，且最大列表長度為32。在turbo碼編碼的gfdm系統中，由于有兩個分量碼，且每個柵格時間節點有4個度量值要更新，因此譯碼復雜度為2·4·2^γvit，其中γ表示分量碼的記憶長度，如turbo碼的記憶長度為3，it為最大迭代次數，這里it＝8。當n＝128，j＝4，r＝0.5，v＝jn·r＝256時，計算可得turbo碼的譯碼復雜度為1.31×10⁵，而極化碼的譯碼復雜度為1.02×10⁴，極化碼編碼的譯碼復雜度明顯小于turbo碼的譯碼復雜度。

可見，本發明實施例采用的極化碼編碼，在譯碼時復雜度低于turbo碼的譯碼復雜度。

為達到上述發明目的，本發明實施例還公開了一種信息傳輸裝置，如圖7所示，圖7為本發明實施例的一種信息傳輸裝置示意圖，包括：

極化碼傳輸信道確定模塊701，用于根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道；

可靠度確定模塊702，用于確定各極化碼傳輸信道的可靠度；

發送信息確定模塊703，用于獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，編碼方法至少包括極化碼編碼方法；

選取模塊704，用于在至少一個極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道；

發送模塊705，用于通過目標極化碼傳輸信道傳輸發送信息向量到接收端，以使接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對發送信息向量進行處理，得到信息向量。

本發明實施例提供的一種信息傳輸裝置，利用極化碼的實現方式，通過兩步信道極化變換將傳統gfdm系統信道劃分以構造極化碼傳輸信道，通過在極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的至少一個極化碼傳輸信道，利用該至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，使得利用極化碼的編碼方式傳輸信息向量時更好的適應gfdm系統，提高了gfdm系統傳輸信息的性能。另外，極化碼相比于turbo編碼在譯碼時的復雜度更低。

需要說明的是，本發明實施例的裝置是應用于上述一種信息傳輸方法的裝置，則上述信息傳輸方法的所有實施例均適用于該裝置，且均能達到相同或相似的有益效果。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸裝置的一種實施例中，極化碼傳輸信道確定模塊701，具體用于在gfdm系統中，通過gfdm信道變換以及二進制信道變換，確定gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸裝置的一種實施例中，極化碼傳輸信道確定模塊701，包括：

信道劃分子模塊，用于在gfdm系統中，預設發送信息向量的比特向量通過正交振幅調制qam調制，得到預設發送信息向量的符號向量，符號向量的每個符號含有與qam調制的調制階數相對應的比特個數，按照符號向量中所有符號比特個數，將gfdm系統的信道劃分為與符號向量中所有符號比特個數相同的至少一個信道；

極化碼傳輸信道確定子模塊，用于對至少一個信道通過預設二進制信道變換的預設網格圖映射技術，得到gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道。

可選地，可靠度確定模塊702，包括：

容量確定子模塊，用于通過蒙特卡洛仿真算法，確定各傳輸信道的容量，并確定預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量；

第一計算子模塊，用于當預設二進制加性高斯白噪聲信道模型信道容量與各極化碼傳輸信道的容量相等時，確定各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差；

第二計算子模塊，用于通過高斯近似算法以及各極化碼傳輸信道的等效噪聲方差，確定各極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值；

可靠度確定子模塊，用于針對每個極化碼傳輸信道，將該極化碼傳輸信道的對數似然比高斯分布均值，確定為該極化碼傳輸信道的可靠度。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸裝置的一種實施例中，發送信息確定模塊703，包括：

第一編碼子模塊，用于獲取待發送信息向量，通過循環冗余校驗crc編碼對待發送信息向量編碼，形成帶有校驗序列的待發送信息向量；

第二編碼子模塊，用于通過極化碼編碼方式對帶有校驗序列的待發送信息向量編碼，形成極化碼編碼信息向量；

交織子模塊，用于將極化碼編碼信息向量交織，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量；

調制子模塊，用于通過qam以及gfdm調制極化碼編碼信息向量，得到調制信號；

添加子模塊，用于通過對調制信號添加循環前綴，得到發送信息向量。

可選地，在本發明實施例的信息傳輸裝置的一種實施例中，交織子模塊，具體用于將極化碼編碼信息向量中每個正交信息向量對應的信道進行等容量分割，得到對應于qam調制的極化碼編碼信息向量。

本發明實施例還提供了一種電子設備，如圖8所示。圖8為本發明實施例的一種電子設備示意圖，包括處理器801、通信接口802、存儲器803和通信總線804，其中，處理器801，通信接口802，存儲器803通過通信總線804完成相互間的通信，

存儲器803，用于存放計算機程序；

處理器801，用于執行存儲器803上所存放的程序時，實現如下步驟：

根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道；

確定各極化碼傳輸信道的可靠度；

獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，編碼方法至少包括極化碼編碼方法；

在至少一個極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道；

通過目標極化碼傳輸信道傳輸發送信息向量到接收端，以使接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對發送信息向量進行處理，得到信息向量。

上述電子設備提到的通信總線804可以是外設部件互連標準(peripheralcomponentinterconnect，簡稱pci)總線或擴展工業標準結構(extendedindustrystandardarchitecture，簡稱eisa)總線等。該通信總線804可以分為地址總線、數據總線、控制總線等。為便于表示，圖中僅用一條粗線表示，但并不表示僅有一根總線或一種類型的總線。

通信接口802用于上述電子設備與其他設備之間的通信。

存儲器803可以包括隨機存取存儲器(randomaccessmemory，簡稱ram)，也可以包括非易失性存儲器(non-volatilememory)，例如至少一個磁盤存儲器。可選的，存儲器803還可以是至少一個位于遠離前述處理器的存儲裝置。

上述的處理器801可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，簡稱cpu)、網絡處理器(networkprocessor，簡稱np)等；還可以是數字信號處理器(digitalsignalprocessing，簡稱dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，簡稱asic)、現場可編程門陣列(field－programmablegatearray，簡稱fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。

本發明實施例提供的一種電子設備，利用極化碼的實現方式，通過兩步信道極化變換將傳統gfdm系統信道劃分以構造極化碼傳輸信道，通過在極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的至少一個極化碼傳輸信道，利用該至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，使得利用極化碼的編碼方式傳輸信息向量時更好的適應gfdm系統，提高了gfdm系統傳輸信息的性能。另外，極化碼相比于turbo編碼在譯碼時的復雜度更低。

本發明實施例還公開了一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質內存儲有計算機程序，計算機程序被處理器801執行時，實現如下步驟：

根據兩步信道極化變換方法，確定廣義頻分復用gfdm系統的至少一個極化碼傳輸信道；

確定各極化碼傳輸信道的可靠度；

獲取待發送的信息向量，通過編碼方法對信息向量進行編碼，并通過預設的信號調制方法對編碼后的信息向量進行調制，得到發送信息向量，其中，編碼方法至少包括極化碼編碼方法；

在至少一個極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的目標極化碼傳輸信道；

通過目標極化碼傳輸信道傳輸發送信息向量到接收端，以使接收端通過預設的解調方法以及譯碼方法對發送信息向量進行處理，得到信息向量。

本發明實施例提供的一種計算機可讀存儲介質，利用極化碼的實現方式，通過兩步信道極化變換將傳統gfdm系統信道劃分以構造極化碼傳輸信道，通過在極化碼傳輸信道中選取與發送信息向量的比特個數相同且可靠度高的至少一個極化碼傳輸信道，利用該至少一個極化碼傳輸信道傳輸信息，使得利用極化碼的編碼方式傳輸信息向量時更好的適應gfdm系統，提高了gfdm系統傳輸信息的性能。另外，極化碼相比于turbo編碼在譯碼時的復雜度更低。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這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，或者是還包括為這種過程、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，并不排除在包括要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

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，對于系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上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。