欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

Reed-Muller 码--第四种构造方法-多重线性多项式

2023-02-14 08:40 作者:乐吧的数学  | 我要投稿

这篇文章介绍 Reed-Muller 码的第四种构造方法,通过多重线性多项式来计算输出的比特(符号)。

录制的视频在:https://www.bilibili.com/video/BV1LM411P7dc/

 Reed-Muller 码是记为 R(r,m),则这个方法为:

1. 先构造一个生成多项式
2. 把多项式中的变量,代入所有的组合,得到的结果排成向量,就是输出的结果。

下面我们详细来说明一下:

R(r,m)在输入的序列为 C 的情况下,对应的生成多项式为:


P_c(x_1%2Cx_2%2C%5Ccdots%2Cx_m)%20%3D%20%5Csum_%7B%20%5Cmatrix%7Bs%5Cin%20%5C%7B1%2C%5Ccdots%2Cm%5C%7D%20%20%5C%5C%20%7Cs%7C%20%5Cle%20r%7D%20%20%7D%0AC_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%20%5Ctag%201


其中 C 是一个长度为 k  的序列,即输入序列的长度,在前面文章中多次提到:
k%20%3D%20%5Csum_%7Bi%3D0%7D%5Er%20C_m%5Ei%20%3D%20C_m%5E0%20%2B%20C_m%5E1%2B%5Ccdots%20%2BC_m%5Er%20%3D%201%20%2B%20m%20%2B%20C_m%5E2%2B%5Ccdots%20%2BC_m%5Er%20%20%20%5Ctag%202

需要详细解释一下公式 (1) 中 C_s 的含义:

s 是集合%5C%7B1%2C%5Ccdots%2Cm%5C%7D 的子集,且满足 s 中含有的元素的数量不超过 r.

例如 m=3,则 s 有如下情况:

%5C%7B%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B2%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B3%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C2%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C3%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B2%2C3%5C%7D%20%20%5Ctag%203

把公式 (3)  中的 7个集合,编个序号,从 0 开始依次分配序号:0,1,2,3,4,5,6,则用这个序号的在序列 C 中找对应的位,就是 C_s


下面我们用 R(2,4) 为例子进行说明公式 (1),假如输入的序列为  C=1  1010  010101  总共 11 个比特。

则 s 有如下情况:

%5C%7B%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B2%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B3%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B4%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C2%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C3%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C4%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B2%2C3%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B2%2C4%5C%7D%20%20%5C%5C%0A%5C%7B3%2C4%5C%7D%20%20%0A%5Ctag%204


对公式 (4) 从上到下依次给连续的序号,从 0 开始,则:

%0A%5C%7B%5C%7D%20%20%3A%200%20%20%5C%5C%0A%5C%7B1%5C%7D%20%3A%201%20%5C%5C%0A%5C%7B2%5C%7D%20%3A%202%20%5C%5C%0A%5C%7B3%5C%7D%20%3A%203%20%20%5C%5C%0A%5C%7B4%5C%7D%20%20%3A%204%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C2%5C%7D%20%3A%205%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C3%5C%7D%20%3A%206%20%5C%5C%0A%5C%7B1%2C4%5C%7D%20%3A%207%20%5C%5C%0A%5C%7B2%2C3%5C%7D%20%3A%208%20%5C%5C%0A%5C%7B2%2C4%5C%7D%20%3A%209%20%5C%5C%0A%5C%7B3%2C4%5C%7D%20%3A%2010%20%20%0A%5Ctag%205


当 s%20%3D%20%5C%7B%5C%7D%3A0  时:

C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_0%20%5Ctag%206
当  s%20%3D%20%5C%7B1%5C%7D%3A1  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_1%20x_1%20%5Ctag%207%20s%20%3D%20%5C%7B2%5C%7D%3A2  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_2%20x_2%20%5Ctag%208s%20%3D%20%5C%7B3%5C%7D%3A3 时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_3%20x_3%20%5Ctag%209s%20%3D%20%5C%7B4%5C%7D%3A4  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_4%20x_4%20%5Ctag%20%7B10%7Ds%20%3D%20%5C%7B1%2C2%5C%7D%3A5 时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_5%20x_1%20x_2%20%5Ctag%20%7B11%7Ds%20%3D%20%5C%7B1%2C3%5C%7D%3A6  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_6%20x_1%20x_3%20%5Ctag%20%7B12%7D
s%20%3D%20%5C%7B1%2C4%5C%7D%3A7  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_7%20x_1%20x_4%20%5Ctag%20%7B13%7D
s%20%3D%20%5C%7B2%2C3%5C%7D%3A8  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_8%20x_2%20x_3%20%5Ctag%20%7B14%7D
s%20%3D%20%5C%7B2%2C4%5C%7D%3A9  时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_9%20x_2%20x_4%20%5Ctag%20%7B15%7D
s%20%3D%20%5C%7B3%2C4%5C%7D%3A10时:
C_s%20%5Cprod_%7Bi%20%5Cin%20s%7D%20x_i%20%3DC_%7B10%7D%20x_3%20x_4%20%5Ctag%20%7B16%7D
把公式 (6) 到 (16)  求和,就是公式 (1) 的结果:


P_c(x_1%2Cx_2%2Cx_3%2Cx_4)%20%3D%0AC_0%2B%0A(C_1%20x_1%20%2BC_2%20x_2%2BC_3%20x_3%20%2B%20C_4%20x_4)%20%2B%0A(C_5%20x_1%20x_2%2BC_6%20x_1%20x_3%2BC_7%20x_1%20x_4%2BC_8%20x_2%20x_3%2BC_9%20x_2%20x_4%2BC_%7B10%7D%20x_3%20x_4)%20%5Ctag%20%7B17%7D

把 C=1  1010  010101 代入 (17) 有:
P_c(x_1%2Cx_2%2Cx_3%2Cx_4)%20%3D%0A1%2B%0A(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%0A(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%5Ctag%20%7B18%7D

然后把 x_1%2Cx_2%2Cx_3%2Cx_4 取遍所有的值,通过 (18) 计算出来 16  个结果,就是编码后的结果:

P_c(0%2C0%2C0%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B0)%2B(0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C0%2C0%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B0)%2B(0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes1)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C0%2C1%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B1)%2B(0%5Ctimes1%2B0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes0)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C0%2C1%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B1)%2B(0%5Ctimes1%2B0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1)%3D1%20%20%5C%5C%0A%5C%5C%0AP_c(0%2C1%2C0%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B0)%2B(0%5Ctimes0%2B1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C1%2C0%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B0)%2B(0%5Ctimes0%2B1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes1)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C1%2C1%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B1)%2B(0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes0)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(0%2C1%2C1%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(0%2B1)%2B(0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1)%3D0%20%20%5C%5C%0A%5C%5C%0AP_c(1%2C0%2C0%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B0)%2B(1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C0%2C0%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B0)%2B(1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0%2B0%5Ctimes1)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C0%2C1%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B1)%2B(1%5Ctimes1%2B0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes0)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C0%2C1%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B1)%2B(1%5Ctimes1%2B0%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1)%3D1%20%20%5C%5C%0A%5C%5C%0AP_c(1%2C1%2C0%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B0)%2B(1%5Ctimes0%2B1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes0)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C1%2C0%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B0)%2B(1%5Ctimes0%2B1%5Ctimes0%2B0%5Ctimes1)%3D0%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C1%2C1%2C0)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B1)%2B(1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes0)%3D1%20%20%5C%5C%0AP_c(1%2C1%2C1%2C1)%20%3D%201%2B%20(x_1%20%2Bx_3)%20%2B%20(x_1%20x_3%2Bx_2%20x_3%2Bx_3%20x_4)%20%3D%201%20%2B(1%2B1)%2B(1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1%2B1%5Ctimes1)%3D0%20%20%5C%5C%0A

所以输出的序列为  1101  1110  0001  0010.


Reed-Muller 码--第四种构造方法-多重线性多项式的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律