[发明专利]Ploar编码方法和编码装置、译码方法和译码装置

说明书

本申请实施例提供Polar编码方法和编码装置。该编码方法在编码参数满足预设的分段条件时，将待编码的信息比特序列划分为多个片段；对多个个片段分别进行Polar编码得到多个编码比特序列。分段编码方法在一定条件下能减少重复的速率匹配方案的使用次数，减少重复带来的性能损失。

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，并且更具体地，Ploar编码方法和编码装置、译码方法和译码装置。

背景技术

通信系统通常采用信道编码提高数据传输的可靠性，以保证通信的质量。土耳其教授Arikan提出的极化码(Polar codes)是第一个理论上证明可以达到香农容量且具有低编译码复杂度的好码。Polar码是一种线性块码，其编码矩阵为G_N，编码过程为其中是一个二进制的行矢量，长度为N(即母码长度)；G_N是一个N×N的矩阵，且定义为log₂N个矩阵F₂的克罗内克(Kronecker)乘积。

上述矩阵

Polar码的编码过程中，中的一部分比特用来携带信息，称为信息比特，这些比特的索引的集合记作A；另外的一部分比特设置为收发端预先约定的固定值，称之为固定比特或冻结比特(frozen bits)，其索引的集合用A的补集A^c表示。Polar码的编码过程相当于：这里，G_N.(A)是G_N.中由集合A中的索引对应的那些行得到的子矩阵，G_N(A^C)是G_N中由集合A^C中的索引对应的那些行得到的子矩阵。u_A为中的信息比特集合，信息比特个数为K；为中的固定比特集合，固定比特个数为(N-K)，是已知比特。这些固定比特通常被设置为0，但是只要收发端预先约定，固定比特可以被任意设置。固定比特设置为0时，Polar码的编码输出可简化为：是一个K×N的矩阵。

Polar码的构造过程即集合A的选取过程，决定了Polar码的性能。Polar码的构造过程通常是，根据母码码长N确定共存在N个极化信道，分别对应编码矩阵的N个行，计算极化信道可靠度，将可靠度较高的前K个极化信道的索引作为集合A的元素，剩余(N-K)个极化信道对应的索引作为固定比特的索引集合A^c的元素。集合A决定了信息比特的位置，集合A^c决定了固定比特的位置。

从编码矩阵可以看出，原始Polar码(母码)的码长为2的整数次幂，在实际应用中需要通过速率匹配实现任意码长的Polar码。

目前Polar码的速率匹配方案主要有三种，分别是打孔(Puncture)、缩短(Shorten)和重复(Repetition)。在前两种方案中，确定母码长度为大于等于目标码长M的2的整数次幂，根据预设的规则确定打孔或者缩短位置，在发送时删除对应位置的编码比特，实现速率匹配。译码前根据预定的规则将对应位置的对数似然比LLR恢复，实现解速率匹配。

为了平衡编码性能和复杂度，通信系统中可能根据约定的规则确定采用重复的速率匹配方案。对以母码长度编码的Polar码进行重复，获得大于母码长度的目标码长，从而实现Polar码的速率匹配。与打孔或缩短不同的是，重复通过对已编码为母码长度的编码比特序列按照特定顺序重复发送，直到达到目标码长，实现速率匹配。在译码端，通过对重复位置的对数似然比(log-likelihood rate，LLR)进行合并，从而实现解速率匹配，并以确定的母码长度进行译码。采用重复的方式进行速率匹配可以降低译码复杂度、减少时延，并能减小硬件实现面积。但是，在某些情况下重复对Polar码的性能会造成一定的损失。

发明内容

本申请实施例提供了编码方法及编码装置、译码方法及译码装置，能减少重复的速率匹配方案的使用次数，减少重复带来的性能损失。