CN113507289B - 一种编码器、解码器及码字生成方法 - Google Patents

一种编码器、解码器及码字生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种编码器、解码器及码字生成方法，涉及通信技术领域，该方法包括：对于编码器采用的码长为NB，NB＝2i，i≥5比特的极化码编码，规定能够选择的全部目标码率及额外速率匹配码率；对于输入编码器总长为NI比特的数据信息，在末尾附加T比特的传输块CRC校验，T≥0，并根据码长NB及目标码率r1进行分段，分段后的剩余待编码比特长度为N；设NS为极化码最小码长进行速率匹配，NS＝2j，3≤j≤i‑2，当mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；补零后若
Figure DDA0003187277040000011
Figure DDA0003187277040000012
则采用码率为r2码长为NB的数据包编码；否则计算
Figure DDA0003187277040000013
并转化为二进制。本发明能够降低复杂度，且不会降低传输可靠性，在一定情况下能够提高传输可靠性，能够降低传输时延，提高传输效率。

Description

一种编码器、解码器及码字生成方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及差错控制编码和编码速率匹配，更具体地涉及一种基于补零及分块的极化码速率匹配方法，尤其涉及一种编码器、解码器及码字生成方法。
背景技术
在通信***中，发送器将信息通过信道发送到接收器中，而信道中的干扰可能将错误引入信息之中。差错控制编码通过添加冗余比特，以实现检测和/或纠正错误的功能。这些增加的冗余增加了信道中的噪声将一些错误引入码字时，在接收器处正确解码的概率。
Ankan在2009年正式提出了一种可以达到任意二元输入离散无记忆信道(Binary-Input Discreet Memoryless Channel,B-DMC)对称容量的编码，并将其命名为极化码(Polar Code)。但在当时连续消除(Successive Cancellation,SC)译码的极化码性能不如LDPC码和turbo码。在之后提出的SC列表(SCL)译码方法的支持下，极化码在短码上的性能成功超过LDPC码，成为5G NR控制信道的编码，并被广泛地应用于各种通信***中。
公开号为CN111970011A的发明专利，公开了一种速率适配极化码构造与编码方法、装置及电子设备，包括：确定母码长度为N且速率适配后传输长度为M的极化码的实际传输极化子信道；估计实际传输极化子信道的可靠性；根据可靠性和极化码编码结构执行全长极化码编码以得到全长极化码；对全长极化码进行速率适配操作以获取实际码长极化码。
极化码编解码的思路与以往所有的信道编解码都不相同。具体而言，极化码是建立在信道极化(Channel Polarizaiton)的概念之上的：两个相互独立且相同的信道在经过信道极化操作之后可以转变为两种可靠性不同的***信道，在这两类信道的基础上再递归地进行极化变换,所得到的***信道之间的差异会进一步加大，即可靠性高的信道会变得更好，可靠性低的信道则变得更差。当码长趋近于无穷大时,所有***信道将分化为两个极端，即完全无噪声的(信道容量为1)信道以及充满噪声(信道容量为0)的信道。因此只需将消息比特放在信道容量为1的***信道上进行传输(称为信息比特)，而在信道容量为0的***信道上放置预先设定的值(如全零比特，称为冻结比特)即可完成消息比特的可靠传输。具体可参考附图1所示，为长度为8的极化码的结构示意图。
除了编码和译码，极化码与传统代数编码和概率编码的另一区别在于其独特的构造方式。为了选出可以承载信息比特的***信道，首先要确定极化变换后每个***信道的可靠性。对于码长为N＝2i的极化码，在获取了所有***信道的可靠性度量之后，其任意码率r的编码只需通过排序算法选出最可靠的K＝N*r个位置来构成消息集合就可以完成对极化码的构造。而由于极化码的特性，码长较长的极化码兼容码长较小的极化码，且其编译码模块可以复用。若按照5G NR中的速率匹配方式，即采用固定码长的母码通过实时在线计算的方式通过重复、打孔、缩短等方法进行速率匹配，其计算复杂度高，不符合低功耗的要求。
鉴于此，对于待编码比特少于目标码率可编码比特的极化码采用降低码率减小码长的方法进行速率匹配可以保证性能的同时实现复杂度以及传输时延的降低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种编码器、解码器及码字生成方法。
根据本发明提供的一种编码器、解码器及码字生成方法，所述方案如下：
第一方面，提供了一种编码器、解码器，包括编码器和解码器，所述编码器包括：
传输块CRC编码模块：根据传输块数据信息，进行循环冗余校验，生成对应的传输块CRC校验比特附加在数据信息末尾；
分段确认模块：根据对预测的信道信噪比及存储的MSC表格选择的目标码率及相应的调制方式，根据默认码长下目标码率可编码长度及码块CRC校验长度对附加了传输块CRC校验的数据信息进行分段；
码块CRC编码模块：根据每个分段中的信息比特生成对应的码块CRC校验比特并附加在信息比特末尾；
速率匹配模块：满足可编码长度的直接使用目标码率和默认码长编码，剩余待编码比特根据其长度分别采用补零并使用目标码率和默认码长编码、补零后采用低一级码率默认码长编码；或补零后采用低一级码率分块使用短码长编码；
调制模块：最后获得极化码编码后的码块进行调制；并发送；
所述解码器包括：
解调模块：将接收到的序列解调，得到K个码块；
极化码解码模块：分别进行按照发送时采取的处理进行对应的去零和极化码解码；
CRC校验模块：校验码块CRC及传输块CRC，并依据结果进行重传或拼接；
拼接模块：全部码块正确解码后根据规则再次拼接出接收到的有效载荷。
优选的，所述编码器将不需要补零的剩余待编码比特补零数量设为0。
优选的，所述解码器对码块CRC校验错误的码块能够根据机制进行重传。
第二方面，提供了一种码字生成方法，所述方法包括：
步骤S1：对于编码器采用的码长为NB，NB＝2i，i≥5比特的极化码，由MSC表格规定能够选择的全部目标码率及额外速率匹配码率；根据信道条件选择对应的目标码率r1，速率匹配需采用MSC表格小于目标码率r1，0＜r1＜1的低一级码率r2，0＜r2＜r1；
步骤S2：对于输入编码器总长为NI比特的数据信息，在末尾附加T比特的传输块CRC校验，T≥0，并根据码长NB及目标码率r1进行分段，分段后的剩余待编码比特长度为N；
步骤S3：设NS为极化码最小码长进行速率匹配，NS＝2j，3≤j≤i-2，当mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
步骤S4：补零后若
Figure BDA0003187277020000035
则采用码率为r2码长为NB的数据包编码；否则计算
Figure BDA0003187277020000036
并转化为二进制。
优选的，所述步骤S1中，每个码块需要进行长度为C比特的码块CRC校验，C≥0，每个编码块在目标码率下能够传输NB*r1-C有效比特。
优选的，所述步骤S2包括：
若mod(NI+T，NB*r1-C)＝0，则直接分为
Figure BDA0003187277020000031
段NB*r1-C比特，在每段末尾添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；
若mod(NI+T，NB*r1-C)≠0，则先划分出
Figure BDA0003187277020000032
段NB*r1-C比特，添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；
最后一段
Figure BDA0003187277020000033
比特在末尾添加C比特码块CRC校验后，将这
Figure BDA0003187277020000034
比特作为待编码数据进行速率匹配。
优选的，所述步骤S3具体包括：
若mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
若N＞NB*r2，则在N比特的剩余待编码比特前添加NB*r1-N比特个“0”比特，直接采用码率为r1码长为NB的编码块进行编码；否则在N比特的剩余待编码比特前添加
Figure BDA0003187277020000041
比特个“0”比特。
优选的，当使用低级码率传输并补零时，若补零后待编码比特长度等于默认码长，则使用默认码长传输；
若补零后待编码比特长度小于默认码长，则分块传输。
优选的，所述分块传输是将默认码长的码字二分为两个码长仅有一半的码字，并对其中一个继续二分，对生成码长最短的码字中的一个重复此步骤；重复一至数次后，在两个最短码长中选择一个删除，即可将默认码长分为数个长度不同的码字，且其长度之和小于默认码长。
优选的，所述补零为在剩余待编码比特少于任意可选取的码长码率组合方案的可编码比特数时，在剩余待编码比特前添加0比特，使总比特数等于可编码比特。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明其特点在于复杂度低，不会降低传输可靠性，在一定情况下能够提高传输可靠性，能够降低传输时延，提高传输效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是长度为8的极化码的结构的图示；
图2是用于极化码的基于补零及分块的速率匹配***流程示意图；
图3是实施例1中速率匹配机制示意图(1/2码率为例)；
图4是实施例2中速率匹配机制示意图(3/4码率为例)；
图5是实施例2中速率匹配机制示意图(1/2码率为例)；
图6是实施例3中速率匹配机制示意图(7/8码率为例)；
图7是发送端编码器的结构示意图；
图8是接收端解码器的结构示意图；
图9制定此策略表格依据的频谱效率-SNR曲线(BLER＝0.1，SNR-频谱效率曲线)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种码字生成方法，该方法包括，
对数据信息末尾添加对应的传输块CRC校验；
确定目标码率；
根据默认码长、目标码率及码块CRC校验长度对数据信息和传输块CRC校验组成的待传输码字进行分段；
对每个分段末尾添加码块CRC校验，若分段的传输码字添加CRC校验后等于默认码长下目标码率可编码长度，则使用目标码率默认码长传输；若最后一个分段长度小于默认码长下目标码率可编码长度，则采用速率匹配的方法传输；
根据分段后剩余码字的待编码比特数确定使用的传输码率，若剩余待编码比特多于默认码长低级码率可传输长度，则在剩余待编码比特前补零并使用目标码率传输；若剩余待编码比特不多于默认码长低级码率可传输长度，则在剩余待编码比特前补零并确定使用低级码率传输。
当使用低级码率传输并补零时，若补零后待编码比特长度等于默认码长，则使用默认码长传输；若补零后待编码比特长度小于默认码长，则分块传输。低级码率为比目标码率降低至少一个码率间隔的码率。
分块传输是将默认码长的码字二分为两个码长仅有一半的码字，并对其中一个继续二分，对生成码长最短的码字中的一个重复此步骤；重复一至数次后，在两个最短码长中选择一个删除，即可将默认码长分为数个长度不同的码字，且其长度之和小于默认码长。
补零为在剩余待编码比特少于任意可选取的码长码率组合方案的可编码比特数时，在剩余待编码比特前添加“0”比特，使总比特数等于可编码比特。
参照图2所示，该方法具体步骤包括：
步骤S1：对于编码器采用的码长为NB，NB＝2i，i≥5比特的极化码编码，由MSC表格规定可选的全部目标码率及额外速率匹配码率(若码率与码长乘积不为整数，向下取整获得可编码信息比特能够实现同样的效果，为叙述简便下文默认码率与码长乘积为整数)。根据信道条件选择对应的目标码率r1，为保障传输可靠性，速率匹配需采用MSC表格小于目标码率r1，0＜r1＜1的低一级码率r2，0＜r2＜r1；以满足传输可靠性的要求。由于每个码块需要进行长度为C(C≥0)比特的码块CRC校验，因此，其每个编码块在目标码率下能够传输NB*r1-C有效比特。
步骤S2：对于输入编码器总长为NI比特的数据信息，(I表示information无特殊含义，此处即为对输入编码器数据信息长度的定义)，在末尾附加T比特的传输块CRC校验，T≥0，并根据码长NB及目标码率r1进行分段，分段后的剩余待编码比特长度为N(若不存在剩余则N＝0)(步骤S3中N没有定义了)；若mod(NI+T，NB*r1-C)＝0，则直接分为
Figure BDA0003187277020000061
段NB*r1-C比特，在每段末尾添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输。
若mod(NI+T，NB*r1-C)≠0，则先划分出
Figure BDA0003187277020000062
段NB*r1-C比特，添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输。
最后一段
Figure BDA0003187277020000063
比特在末尾添加C比特码块CRC校验后，将这
Figure BDA0003187277020000064
比特作为待编码数据进行速率匹配。
步骤S3：设NS为极化码最小码长进行速率匹配，NS＝2j，3≤j≤i-2，若mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
若N＞NB*r2，则在N比特的剩余待编码比特前添加NB*r1-N比特个“0”比特，直接采用码率为r1码长为NB的编码块进行编码；否则在N比特的剩余待编码比特前添加
Figure BDA0003187277020000065
比特个“0”比特。
步骤S4：补零后若
Figure BDA0003187277020000066
则采用码率为r2码长为NB的数据包编码；否则计算
Figure BDA0003187277020000067
并转化为二进制。其最低位到最高位分别对应是否需要码率为r2码长为NS至NS*2i-1的编码块进行编码。
在生成码字的方法中，默认码长为1024码长。
本发明还提供了一种编码器，其至少包括：
传输块CRC编码模块：根据传输块数据信息，进行循环冗余校验(cyclicredundancy check，CRC)码编码(CRC码具有较强的检错能力，通信***中常用于判定接收到的数据块是否正确。其编码通过将待编码数据转化为多项式，与设计的生成多项式做除法，最后获得的余项为所需的CRC校验比特)，生成对应的传输块CRC校验比特附加在数据信息末尾。
分段确认模块：根据对预测的信道信噪比(Signal-noise ratio,SNR，一般指***中信号和噪声的功率比，用以描述信道环境的好坏，信噪比越高信道环境越好，可以采用更高的码率及调制方式进行传输)及存储的MSC表格选择的目标码率及相应的调制方式，根据默认码长下目标码率可编码长度及码块CRC校验长度对附加了传输块CRC校验的数据信息进行分段。
码块CRC编码模块：根据每个分段中的信息比特生成对应的码块CRC校验比特并附加在信息比特末尾。
速率匹配模块：满足可编码长度的直接使用目标码率和默认码长编码，剩余待编码比特根据其长度分别采用补零并使用目标码率和默认码长编码、补零后采用低一级码率默认码长编码；或补零后采用低一级码率分块使用短码长编码。
调制模块：最后获得极化码编码后的码块进行调制；并发送。
编码器将不需要补零的剩余待编码比特补零数量设为0。
本发明还提供了一种解码器，其包括：
解调模块：将接收到的序列解调，得到K个码块；
极化码解码模块：分别进行按照发送时采取的处理进行对应的去零和极化码解码；
CRC校验模块：校验码块CRC及传输块CRC，并依据结果进行重传或拼接；
拼接模块：全部码块正确解码后根据规则再次拼接出接收到的有效载荷。
解码器使码块CRC校验错误的码块可以根据机制进行重传。
接下来，对本发明进行更为具体的说明。
本发明提供的一种码字生成方法，通过速率匹配，使分段后剩余待编码比特长度小于目标编码速率编码比特长度的序列，通过一个或者多个比目标编码速率低级(通常是低一级或低一阶)的编码速率进行编码。若剩余待编码比特仍少于可传输的信息比特时，在剩余待编码比特前补零，以实现速率匹配，补零方法在剩余待编码比特少于任意可选取的码长码率组合方案的可编码比特数时，在剩余待编码比特前添加“0”比特，使总比特数等于可编码比特。
由于极化码的优良特性，采用此方法时，不会给编码模块和译码模块增加额外复杂度；不会降低传输的可靠性，在一些情况下能够提高传输的可靠性；能够降低传输时延，提高传输效率。前述的目标编码速率是指发送机根据对信道SNR的估计，对比存储的默认码长极化码不同码率性能选择的最适合在当前信道下传输的码率；所述码率间隔是指调制编码策略(MCS)表格中，相邻码率之间的差值。一般MCS表格码率之间的间隔是相等的。低级码率通常是低一级码率是指MCS表格中小于目标码率的最大码率，一般等于目标码率减去码率间隔。
对于固定1024码长的极化码编码，编码器输入的信息比特颗粒度较大，当输入的信息比特较短时，传输效率较低，引发不必要的传输时延，因此需要进行速率匹配。若按照5G NR中的速率匹配方式，即采用1024码长的母码通过实时在线计算的方式进行速率匹配，其计算复杂度高，不符合低功耗的要求。
参照图2所示，该方法具体步骤包括：
步骤S1：对于码长为NB(NB＝2i，i≥5)比特的极化码编码，其MSC表格规定了可选的全部目标码率及额外速率匹配码率(若码率与码长乘积不为整数，向下取整获得可编码信息比特能够实现同样的效果，为叙述简便下文默认码率与码长乘积为整数)。根据信道条件选择对应的目标码率r1，为保障传输可靠性，速率匹配需采用MSC表格小于目标码率r1(0＜r1＜1)的低一级码率r2(0＜r2＜r1)，以满足传输可靠性的要求。由于每个码块需要进行长度为C(C≥0)比特的码块CRC校验，因此，其每个编码块在目标码率下能够传输NB*r1-C有效比特。
步骤S2：对于总长为NI比特的数据信息，在末尾附加T(T≥0)比特的传输块CRC校验。若mod(NI+T，NB*r1-C)＝0，则直接分为
Figure BDA0003187277020000081
段NB*r1-C比特，在每段末尾添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；若mod(NI+T，NB*r1-C)≠0，则先划分出
Figure BDA0003187277020000082
段NB*r1-C比特，添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；最后一段
Figure BDA0003187277020000083
比特在末尾添加C比特码块CRC校验后，将这
Figure BDA0003187277020000084
比特作为待编码数据进行速率匹配。
步骤S3：设NS(NS＝2j，3≤j≤i-2)为进行速率匹配的极化码最小码长。
若mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
若N＞NB*r2，则在N比特的剩余待编码比特前添加NB*r1-N比特个“0”比特，直接采用码率为r1码长为NB的编码块进行编码；否则在N比特的剩余待编码比特前添加
Figure BDA0003187277020000085
比特个“0”比特；
步骤S4：补零后若
Figure BDA0003187277020000086
则采用码率为r2码长为NB的数据包编码；否则计算
Figure BDA0003187277020000087
并转化为二进制。其最低位到最高位分别对应是否需要码率为r2码长为NS至NS*2i-1的编码块进行编码。
分块传输方法利用极化码码长为2的幂的特性，将将默认码长的极化码字二分为两个码长仅有一半的码字，并对其中一个继续二分，对生成码长最短的码中的一个重复此步骤；重复一至数次后，在两个最短码长中选择一个删除，即可将默认码长分为数个长度不同的极化码字，且其长度之和小于默认码长。
MCS表格：调制编码策略(Modulation-coding strategy，MCS)表格，是标准制定过程中根据传输效率及SNR制定的调制方式和编码速率策略。一般标准中的MCS表格如下表1所示：
表1
Figure BDA0003187277020000091
实施例1：
设置***编码的极化码码长为1024比特，支持的传输码率(可选目标码率)为1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8，同时支持1/8码率进行速率匹配，其码率间隔为1/8，速率匹配最小码长为64比特，传输块CRC校验为8比特，每个码块CRC校验为24比特。1024码长的极化码可以***为1个512，1个256，1个128，2个64码长的编码，因此，根据提高传输效率的目的，剩余待编码比特至多***为1个512，1个256，1个128，1个64共4个编码块。
其编码流程及速率匹配的模式如下：
设目标码率为r，其低一级码率为
Figure BDA0003187277020000092
数据信息为n(n＞0)，传输块CRC校验为8比特，码块CRC校验位24比特。
首先在数据信息末尾添加8比特传输块CRC校验，得到n+8比特的待传输比特。之后进行分段，若mod(n+8,1024*r-24)＝0，则可以将待传输比特分为
Figure BDA0003187277020000093
段，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长1024进行编码；若mod(n+8,1024*r-24)≠0，则可以从待传输比特中先选取
Figure BDA0003187277020000101
段1024*r-24比特，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长1024进行编码，之后对剩余的
Figure BDA0003187277020000102
比特末尾添加24比特码块CRC校验，得到
Figure BDA0003187277020000103
比特的剩余待编码比特并进行速率匹配。
若
Figure BDA0003187277020000104
则直接在剩余待编码比特前补1024*r-x个“0”，采用码率r码长1024进行编码；
若
Figure BDA0003187277020000105
则在x个剩余待编码比特前补
Figure BDA0003187277020000106
Figure BDA0003187277020000107
比特个“0”；
若
Figure BDA0003187277020000108
则采用码率为
Figure BDA0003187277020000109
码率的1024码长极化码编码；
若
Figure BDA00031872770200001010
则可通过计算
Figure BDA00031872770200001011
的值并转换为2进制，其从最高位到最低位分别对应是否采用512、256、128、64码长的编码，“1”为是，“0”为否。
如图3中，共有1784比特数据信息，传输目标码率为1/2。末尾添加8比特传输块CRC校验后得到1792比特待传输比特。每个1024码长1/2码率的编码块，去除24比特CRC校验比特后可编码488个待传输比特，进行3个完整的1024码长1/2码率的编码后比特为328比特，末尾附加24比特码块CRC编码后得到352比特的剩余待编码比特。由于***支持的可选传输码率为1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8，可知1/2码率的低一级码率为3/8，则速率匹配中短码编码码率为3/8，512、256、128、64比特码长对应3/8码率的可编码长度分别为192、96、48、24比特。根据此实施例中的步骤，352待编码比特小于384
Figure BDA00031872770200001012
需要在352个待编码比特前补
Figure BDA00031872770200001013
Figure BDA00031872770200001014
个比特的“0”再分块传输。补零后的360比特可以分为192+96+48+48比特，可分别采用512、256、128、64比特码长、3/8码率的极化码进行编码，分为4个编码块进行传输。
各目标码率对应速率匹配编码长度的可传输比特数如下表2所示：
表2速率匹配时目标码率及对应速率匹配编码长度对应的可传输比特数
Figure BDA00031872770200001015
Figure BDA0003187277020000111
各目标码率的速率匹配表如下：
表3 1/4编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000112
Figure BDA0003187277020000121
表4 3/8编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000122
Figure BDA0003187277020000131
表5 1/2编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000132
Figure BDA0003187277020000141
表6 5/8编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000142
Figure BDA0003187277020000151
Figure BDA0003187277020000161
表7 3/4编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000162
Figure BDA0003187277020000171
Figure BDA0003187277020000181
表8 7/8编码速率适配表
Figure BDA0003187277020000182
Figure BDA0003187277020000191
Figure BDA0003187277020000201
Figure BDA0003187277020000211
实施例2：
设置***编码的极化码码长为512比特，支持的传输码率(可选目标码率)为1/2、3/4，同时支持1/4码率进行速率匹配，其码率间隔为1/4，速率匹配最小码长为64比特，传输块CRC校验为8比特，每个码块CRC校验为24比特。512码长的极化码可以***为1个256，1个128，2个64码长的编码，因此，根据提高传输效率的目的，剩余待编码比特至多***为1个256，1个128，1个64共3个编码块。
其编码流程及速率匹配的模式如下：
设目标码率为r，其低一级码率为
Figure BDA0003187277020000212
数据信息为n(n＞0)，传输块CRC校验为8比特，码块CRC校验位24比特。
首先在数据信息末尾添加8比特传输块CRC校验，得到n+8比特的待传输比特。之后进行分段，若mod(n+8，512*r-24)＝0，则可以将待传输比特分为
Figure BDA0003187277020000213
段，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长512进行编码；若mod(n+8，512*r-24)≠0，则可以从待传输比特中先选取
Figure BDA0003187277020000214
段512*r-24比特，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长512进行编码，之后对剩余的
Figure BDA0003187277020000215
比特末尾添加24比特码块CRC校验，得到
Figure BDA0003187277020000216
Figure BDA0003187277020000217
比特的剩余待编码比特并进行速率匹配。
若
Figure BDA0003187277020000218
则直接在剩余待编码比特前补512*r-x个“0”，采用码率r码长512进行编码。
若
Figure BDA0003187277020000219
则在x个剩余待编码比特前补
Figure BDA00031872770200002110
Figure BDA00031872770200002111
比特个“0”。
若
Figure BDA00031872770200002112
则采用码率为
Figure BDA00031872770200002113
码率的512码长极化码编码。
若
Figure BDA00031872770200002114
则可通过计算
Figure BDA00031872770200002115
的值并转换为2进制，其从最高位到最低位分别对应是否采用256、128、64码长的编码，“1”为是，“0”为否。
如图4中，共有920待编码比特，传输目标码率为3/4。末尾添加8比特传输块CRC校验后得到928比特待传输比特。每个512码长3/4码率的编码块，去除24比特CRC校验比特后可编码360个待传输比特，进行2个完整的512码长3/4码率的编码后剩余待编码比特为208比特，末尾附加24比特码块CRC编码后得到232比特的剩余待编码比特。由于***支持的可选传输码率为1/2、3/4，可知3/4码率的低一级码率为1/2，则速率匹配中短码编码码率为1/2，256、128、64比特码长对应1/2码率的可编码长度分别为128、64、32比特。根据此实施例中(2)步骤，232待编码比特小于256
Figure BDA0003187277020000221
Figure BDA0003187277020000222
需要在232个待编码比特前补
Figure BDA0003187277020000223
个比特的“0”再分块传输。补零后的256比特可以直接采用512码长、1/2码率的极化编码进行传输。
如图5中，共有1000待编码比特，传输目标码率为1/2。末尾添加8比特传输块CRC校验后得到1008比特待传输比特。每个512码长1/2码率的编码块，去除24比特CRC校验比特后可编码232个待传输比特，进行4个完整的512码长1/2码率的编码后剩余待编码比特为80比特，末尾附加24比特码块CRC编码后得到104比特的剩余待编码比特。由于***支持的可选传输码率为1/2、3/4，同时支持1/4码率进行速率匹配，可知1/2码率的低一级码率为1/4，则速率匹配中短码编码码率为1/4，256、128、64比特码长对应1/4码率的可编码长度分别为64、32、16比特。根据此实施例中的步骤，104待编码比特小于128
Figure BDA0003187277020000224
需要在104个待编码比特前补
Figure BDA0003187277020000225
Figure BDA0003187277020000226
个比特的“0”再分块传输。补零后的112比特可以分为64+32+16比特，可分别采用256、128、64比特码长、1/4码率的极化码进行编码，分为3个编码块进行传输。
实施例3：
设置***编码的极化码码长为2048比特，支持的传输码率(可选目标码率)为1/8、3/16、1/4、5/16、3/8、7/16、1/2、9/16、5/8、11/16、3/4、13/16、7/8，同时支持1/16码率进行速率匹配，其码率间隔为1/16，速率匹配最小码长为128比特，传输块CRC校验为8比特，每个码块CRC校验为24比特。2048码长的极化码可以***为1个1024，1个512，1个256，2个128码长的编码，因此，根据提高传输效率的目的，剩余待编码比特至多***为1个1024，1个512，1个256，1个128共4个编码块。
其编码流程及速率匹配的模式如下：
设目标码率为r，其低一级码率为
Figure BDA0003187277020000227
数据信息为n(n＞0)，传输块CRC校验为8比特，码块CRC校验位24比特。
首先在数据信息末尾添加8比特传输块CRC校验，得到n+8比特的待传输比特。之后进行分段，若mod(n+8，2048*r-24)＝0，则可以将待传输比特分为
Figure BDA0003187277020000231
段，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长2048进行编码；若mod(n+8，2048*r-24)≠0，则可以从待传输比特中先选取
Figure BDA0003187277020000232
段2048*r-24比特，每段末尾添加24比特码块CRC校验后采用码率r码长1024进行编码，之后对剩余的
Figure BDA0003187277020000233
比特末尾添加24比特码块CRC校验，得到
Figure BDA0003187277020000234
比特的剩余待编码比特并进行速率匹配。
若
Figure BDA0003187277020000235
则直接在剩余待编码比特前补2048*r-x个“0”，采用码率r码长2048进行编码；
若
Figure BDA0003187277020000236
则在x个剩余待编码比特前补
Figure BDA0003187277020000237
Figure BDA0003187277020000238
比特个“0”；
若
Figure BDA0003187277020000239
则采用码率为
Figure BDA00031872770200002315
码率的2048码长极化码编码；
若
Figure BDA00031872770200002310
则可通过计算
Figure BDA00031872770200002311
的值并转换为二进制，其从最高位到最低位分别对应是否采用1024、512、256、128码长的编码，“1”为是，“0”为否。
如图6中，共有3280待编码比特，传输目标码率为7/8。末尾添加8比特传输块CRC校验后得到3288比特待传输比特。每个2048码长7/8码率的编码块，去除24比特CRC校验比特后可编码1768个待传输比特，进行1个完整的2048码长7/8码率的编码后剩余待编码比特为1520比特，末尾附加24比特码块CRC编码后得到1544比特的剩余待编码比特。由于***支持的可选传输码率为1/8、3/16、1/4、5/16、3/8、7/16、1/2、9/16、5/8、11/16、3/4、13/16、7/8，可知7/8码率的低一级码率为13/16，则速率匹配中短码编码码率为13/16，1024、512、256、128比特码长对应13/16码率的可编码长度分别为832、416、208、104比特。根据此实施例中的步骤，1544待编码比特小于1664
Figure BDA00031872770200002312
需要在1544个待编码比特前补
Figure BDA00031872770200002313
Figure BDA00031872770200002314
个比特的“0”再分块传输。补零后的1560比特可以分为832+416+208+104比特，可分别采用1024、512、256、128比特码长、13/16码率的极化码进行编码，分为4个编码块进行传输。
参照图7所示，发送端(Tx)将要发送的有效载荷N附加Nout位CRC校验(若不需要CRC校验的添加的CRC校验位Nout为0)得到长度为NB的待编码比特。根据对预测的信道SNR及存储的MSC表格选择的目标码率及相应的调制方式，根据默认码长下目标码率可编码长度对的待编码比特进行分段；满足可编码长度的直接使用目标码率和默认码长编码，剩余待编码比特根据其长度分别采用补零并使用目标码率和默认码长编码、补零后采用低一级码率默认码长编码。或补零后采用低一级码率分块使用短码长编码(不需要补零的剩余待编码比特补零数量设为0)。最后获得K个极化码编码后的码块进行调制，并发送。
参照图8和图9所示，接收端(Rx)将接收到的序列解调，得到K个码块分别进行按照发送时采取的处理进行对应的去零和极化码解码，并进行CRC校验(若添加的CRC校验位Nout为0则无需CRC校验)，错误的码块可以根据机制进行重传。全部码块正确解码后可以根据规则再次拼接出接收到的有效载荷。
本发明实施例提供了一种码字生成方法，能够降低复杂度，且不会降低传输可靠性，在一定情况下能够提高传输可靠性，能够降低传输时延，提高传输效率。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种码字生成方法，其特征在于，采用编码器、解码器，包括：
步骤S1：对于编码器采用的码长为NB，NB＝2i，i≥5比特的极化码，由MSC表格规定能够选择的全部目标码率及额外速率匹配码率；根据信道条件选择对应的目标码率r1，速率匹配需采用MSC表格小于目标码率r1，0＜r1＜1的低一级码率r2，0＜r2＜r1；
步骤S2：对于输入编码器总长为NI比特的数据信息，在末尾附加T比特的传输块CRC校验，T≥0，并根据码长NB及目标码率r1进行分段，分段后的剩余待编码比特长度为N；
步骤S3：设NS为极化码最小码长进行速率匹配，NS＝2j，3≤j≤i-2，当mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
步骤S4：补零后若
Figure FDA0003740338430000011
则采用码率为r2码长为NB的数据包编码；否则计算
Figure FDA0003740338430000012
并转化为二进制。
2.根据权利要求1所述的码字生成方法，其特征在于，所述步骤S1中，每个码块需要进行长度为C比特的码块CRC校验，C≥0，每个编码块在目标码率下能够传输NB*r1-C有效比特。
3.根据权利要求2所述的码字生成方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
若mod(NI+T，NB*r1-C)＝0，则直接分为
Figure FDA0003740338430000013
段NB*r1-C比特，在每段末尾添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；
若mod(NI+T，NB*r1-C)≠0，则先划分出
Figure FDA0003740338430000014
段NB*r1-C比特，添加C比特码块CRC校验采用默认码长目标码率传输；
最后一段
Figure FDA0003740338430000015
比特在末尾添加C比特码块CRC校验后，将这
Figure FDA0003740338430000016
比特作为待编码数据进行速率匹配。
4.根据权利要求1所述的码字生成方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
若mod(N，NS*r2)≠0，则对其进行补零；
若N＞NB*r2，则在N比特的剩余待编码比特前添加NB*r1-N比特个“0”比特，直接采用码率为r1码长为NB的编码块进行编码；否则在N比特的剩余待编码比特前添加
Figure FDA0003740338430000017
比特个“0”比特。
5.根据权利要求1所述的码字生成方法，其特征在于，当使用低级码率传输并补零时，若补零后待编码比特长度等于默认码长，则使用默认码长传输；
若补零后待编码比特长度小于默认码长，则分块传输。
6.根据权利要求5所述的码字生成方法，其特征在于，所述分块传输是将默认码长的码字二分为两个码长仅有一半的码字，并对其中一个继续二分，对生成码长最短的码字中的一个重复此步骤；重复一至数次后，在两个最短码长中选择一个删除，即可将默认码长分为数个长度不同的码字，且其长度之和小于默认码长。
7.根据权利要求1所述的码字生成方法，其特征在于，所述补零为在剩余待编码比特少于任意可选取的码长码率组合方案的可编码比特数时，在剩余待编码比特前添加0比特，使总比特数等于可编码比特。
8.一种编码器、解码器，采用权利要求1-7任一项所述的码字生成方法，其特征在于，所述编码器包括：
传输块CRC编码模块：根据传输块数据信息，进行循环冗余校验码编码，生成对应的传输块CRC校验比特附加在数据信息末尾；
分段确认模块：根据对预测的信道信噪比及存储的MSC表格选择的目标码率及相应的调制方式，根据默认码长下目标码率可编码长度及码块CRC校验长度对附加了传输块CRC校验的数据信息进行分段；
码块CRC编码模块：根据每个分段中的信息比特生成对应的码块CRC校验比特并附加在信息比特末尾；
速率匹配模块：满足可编码长度的直接使用目标码率和默认码长编码，剩余待编码比特根据其长度分别采用补零并使用目标码率和默认码长编码、补零后采用低一级码率默认码长编码；或补零后采用低一级码率分块使用短码长编码；
调制模块：最后获得极化码编码后的码块进行调制；并发送；
所述解码器包括：
解调模块：将接收到的序列解调，得到K个码块；
极化码解码模块：分别进行按照发送时采取的处理进行对应的去零和极化码解码；
CRC校验模块：校验码块CRC及传输块CRC，并依据结果进行重传或拼接；
拼接模块：全部码块正确解码后根据规则再次拼接出接收到的有效载荷。
9.根据权利要求8所述的编码器、解码器，其特征在于，所述编码器将不需要补零的剩余待编码比特补零数量设为0。
10.根据权利要求8所述的编码器、解码器，其特征在于，所述解码器对码块CRC校验错误的码块能够根据机制进行重传。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115051775B (zh) * 2022-04-27 2023-07-07 北京理工大学 宽带自组网中的高效自动重传方法
WO2023240804A1 (zh) * 2022-06-14 2023-12-21 华为技术有限公司 数据处理方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113162634A (zh) * 2021-04-20 2021-07-23 中山大学 一种基于比特翻转的码长自适应极化码译码方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230555B (zh) * 2016-07-29 2019-02-19 西安电子科技大学 极化码的分段循环冗余校验方法
CN107819544B (zh) * 2016-09-13 2020-12-18 张贻和 一种降低信道误码率的方法
CN108631930B (zh) * 2017-03-24 2023-08-22 华为技术有限公司 Polar编码方法和编码装置、译码方法和译码装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113162634A (zh) * 2021-04-20 2021-07-23 中山大学 一种基于比特翻转的码长自适应极化码译码方法

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