[发明专利]生成极化码的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于基于由码序列S定义的原始极化码生成长度为N和维度为K的极化码的设备(202b、204b)，其中所述码序列S具有从最不可靠到最可靠子信道排序的N_max个比特索引。所述设备(202b、204b)包括处理单元(202c、204c)，所述处理单元(202c、204c)用于：(a)通过从所述码序列S中删除大于或等于N_max/2个比特索引来生成具有N_max/2个比特索引的辅助码序列；(b)从所述辅助码序列中删除后N_R个比特索引以生成修改后的辅助码序列，其中N_R表示删除的比特数，并且所述处理单元(202c、204c)用于基于N_max、N和预定义码率R确定所述删除的比特数N_R；(c)通过基于由所述修改后的辅助码序列的后p＝N_max–N个比特索引定义的打孔集合对所述原始极化码进行打孔，生成所述长度为N和维度为K的极化码。此外，本发明涉及一种用于生成极化码的相应方法。

技术领域

一般而言，本发明涉及通信系统中的数据编码。更具体地，本发明涉及用于生成极化码并使用这些极化码对数据进行编码的设备和方法。

背景技术

已证明使用极化码可以达到许多信道的香农容量，传统的极化码的长度一般等于N＝2^m。但是，不同的应用场景要求极化码具有不同的维度和更细的码长粒度。为此，人们提出了不同的方法来构造长度不同于N＝2^m的极化码。这些方法包括可靠性重新计算、比特反转(bit reversal，brv)缩短、分组打孔等，其中一些将在下文进一步描述。

未来3GGP 5G标准采用一个长码序列构造长度为N＝2^m的极化码。尽管该序列允许构造具有良好性能的长度为N＝2^m的极化码，但是为了构造任何长度的极化码，需要额外的速率匹配技术。例如，BRMIAA速率匹配方案使用块打孔/缩短和一些额外计算来评估极化码的N/2高和N/2低比特中的信息(未冻结)比特的数量。根据速率匹配方案，根据以下等式进行在线计算：

块打孔：

块缩短：

其中，和K表示待分配的未冻结比特的总数。虽然上述等式是基于强有力的理论分析，即AWGN信道的相互信息传递图近似值(如S.ten Brink的“迭代解码的收敛”，ELECTRON LETT期刊，第35卷，第13期，第1117-1118页，1999年6月)，某些K值下，K值较大而R值较小的码的性能会明显下降。这是因为所考虑的分析类型对于列表大小为1的串行抵消解码器是有效的，而不考虑较大列表大小的串行抵消解码器的情况。

BRV缩短允许通过对某些信息比特设置预定义的值来构造任意长度的极化码。预定义比特集合的选择方式使得在编码过程之后，仅基于该集合就可以确定相应编码比特的值。假设接收器侧已经知道缩短的比特集合及其值，因此通过噪声信道传输它们是无用的。在解码过程之前，解码器根据其值将未传输比特的LLR(对数似然比)设置为某个较大的值。为了简单起见，通常认为所有缩短的比特都等于零。

为了构造长度为N≠2^m的极化码，需要缩短S个比特。大小为S的缩短的比特集合通常通过以下方式确定：(i)对序列[0，1，...，N-1]:B＝BRV([0，1，...，N-1])进行比特反转排列；(ii)从序列B中选取后S个元素，并将具有相应索引的比特设置为冻结比特。图1示出了这个过程。BRV缩短的好处是简单，但性能比低码率的打孔差。

未来3GGP 5G标准中采用的另一种方法是分组打孔。在分组打孔中，将码字分成组，例如大小为N/32的32个组，然后对这些组进行排列。通过从开始/结束获取必要比特数，根据排列的序列确定打孔/缩短的比特集合。这种方法的缺点是构造的码打孔严重，因此性能较差，特别是对于从1/4到2/5的码率。使用重复技术可以部分解决这个问题，但并非对所有情况都起作用。