CN114915298A - 极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备 - Google Patents

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CN114915298A
CN114915298A CN202110185324.7A CN202110185324A CN114915298A CN 114915298 A CN114915298 A CN 114915298A CN 202110185324 A CN202110185324 A CN 202110185324A CN 114915298 A CN114915298 A CN 114915298A
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朴瑨楠
王森
袁弋非
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Beijing University of Posts and Telecommunications
China Mobile Communications Ltd Research Institute
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Abstract

一种极化编码调制的信息位确定方法、映射关系生成方法及设备，该确定方法包括：给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。本发明实现了一种不依赖信道状态的极化编码调制的映射关系生成方法以及极化编码调制的信息位确定方法，提高了极化编码调制方案的灵活性和实用化价值。

Description

极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备。
背景技术
极化码(Polar Code)作为目前唯一可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术，成为第五代移动通信***(5G)中信道编码方案的强有力候选者。目前，3GPP组织已经确定了由华为等公司主推的的Polar码方案作为5G增强移动宽带(eMBB)场景的控制信道编码方案。至此，5G增强移动宽带(Enhanced MobileBroadband，eMBB)场景的信道编码技术方案完全确定，其中Polar码作为控制信道的编码方案。
极化编码调制方案是一种编码和调制的联合优化设计方案，可理论证明达到对称信道的容量，并且在实际应用方面有比目前5G中采用的低密度奇偶校验(Low DensityParity Check，LDPC)码的编码调制方案更好的性能，是移动通信***中的强有力候选方案之一。
现有技术的极化编码调制的信息位确定方法依赖于信噪比，在实用化方面不够灵活。因此，亟需一种能够不依赖信道状态的极化编码调制方案，实现极化码分量码的信息位集合的灵活确定，提高极化编码调制方案的实用化价值。
发明内容
本发明的至少一个实施例提供了一种极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备，实现了一种不依赖信道状态的极化编码调制的映射关系生成及极化编码调制的信息位确定方案，提高了极化编码调制方案的灵活性和实用化价值。
根据本发明的一个方面，至少一个实施例提供了一种极化编码调制的信息位确定方法，包括：
给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，所述根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，包括：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，所述根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，包括：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，所述根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数，包括：
针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000021
和公式
Figure BDA0002942848500000022
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000031
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
可选的，所述根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，包括：
根据预先获得的极化序列及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure BDA0002942848500000038
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000032
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
本发明实施例还提供了一种极化编码调制的映射关系生成方法，包括：
构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，所述构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数，包括：
构造一码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的极化编码调制***，其中，
Figure BDA0002942848500000033
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure BDA0002942848500000034
Figure BDA0002942848500000035
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure BDA0002942848500000036
调制符号的映射规则为
Figure BDA0002942848500000037
将所述信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；
在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位，并设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000041
得到所述极化编码调制***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000042
码率为
Figure BDA0002942848500000043
可选的，所述根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道，包括：
根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA0002942848500000044
使得
Figure BDA0002942848500000045
其中
Figure BDA0002942848500000046
表示所述等效信道
Figure BDA0002942848500000047
的信道容量，且
Figure BDA0002942848500000048
可选的，所述根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，包括：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000049
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000000410
其中，信道转移概率
Figure BDA00029428485000000411
根据等效信道
Figure BDA00029428485000000412
的信道转移概率，计算等效信道
Figure BDA00029428485000000413
的信道容量
Figure BDA00029428485000000414
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道，包括：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA00029428485000000415
使得
Figure BDA00029428485000000416
其中
Figure BDA00029428485000000417
表示所述等效信道
Figure BDA00029428485000000418
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure BDA00029428485000000419
Figure BDA0002942848500000051
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure BDA0002942848500000052
的差错概率，且
Figure BDA0002942848500000053
其中，
Figure BDA0002942848500000054
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure BDA0002942848500000055
可选的，所述根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，包括：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000056
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000057
其中，信道转移概率
Figure BDA0002942848500000058
根据等效信道
Figure BDA0002942848500000059
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure BDA00029428485000000510
的有限码长信道容量
Figure BDA00029428485000000511
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述映射关系中：
所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率；
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
本发明实施例还提供了一种极化编码调制的信息位确定装置，包括：
获取模块，用于给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
第一确定模块，用于根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
第二确定模块，用于根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，所述确定模块，还用于：
针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000071
和公式
Figure BDA0002942848500000072
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000073
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
可选的，所述第二确定模块，具体用于：
根据预先获得的极化序列及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure BDA0002942848500000074
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000075
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
本发明实施例还提供了一种极化编码调制的映射关系生成装置，包括：
初始化模块，用于构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
确定模块，用于根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
生成模块，用于根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，所述初始化模块，具体用于：
构造一码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的极化编码调制***，其中，
Figure BDA0002942848500000076
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure BDA0002942848500000077
Figure BDA0002942848500000078
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure BDA0002942848500000079
调制符号的映射规则为
Figure BDA00029428485000000710
将所述信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；
在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位，并设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000081
得到所述极化编码调制***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000082
码率为
Figure BDA0002942848500000083
可选的，所述确定模块，具体用于：
根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA0002942848500000084
使得
Figure BDA0002942848500000085
其中
Figure BDA0002942848500000086
表示所述等效信道
Figure BDA0002942848500000087
的信道容量，且
Figure BDA0002942848500000088
可选的，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000089
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000000810
其中，信道转移概率
Figure BDA00029428485000000811
根据等效信道
Figure BDA00029428485000000812
的信道转移概率，计算等效信道
Figure BDA00029428485000000813
的信道容量
Figure BDA00029428485000000814
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述确定模块，具体用于：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA00029428485000000815
使得
Figure BDA00029428485000000816
其中
Figure BDA00029428485000000817
表示所述等效信道
Figure BDA00029428485000000818
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure BDA00029428485000000819
Figure BDA00029428485000000820
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure BDA00029428485000000821
的差错概率，且
Figure BDA0002942848500000091
其中，
Figure BDA0002942848500000092
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure BDA0002942848500000093
可选的，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000094
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000095
其中，信道转移概率
Figure BDA0002942848500000096
根据等效信道
Figure BDA0002942848500000097
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure BDA0002942848500000098
的有限码长信道容量
Figure BDA0002942848500000099
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述映射关系中：
所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率；
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
根据本发明的另一方面，至少一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如上所述的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例提供的极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备，能够不依赖信道状态进行极化编码调制的映射关系生成以及极化编码调制的信息位确定方案，提高了极化编码调制方案的灵活性和实用化价值。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例的一种应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的极化编码调制的信息位确定方法的一种流程图；
图3为本发明实施例的极化编码调制的映射关系生成方法的一种流程图；
图4为本发明实施例提供的PCM***发送端的结构框图；
图5为本发明实施例提供的PCM***接收端的结构框图；
图6为本发明实施例的极化编码调制的信息位确定方法的又一种流程图；
图7为本发明实施例的极化编码调制的信息位确定方法的另一种流程图；
图8为本发明实施例的极化编码调制方案的性能仿真图；
图9为本发明实施例的极化编码调制方案的另一性能仿真图；
图10为本发明实施例的极化编码调制的信息位确定装置的结构示意图；
图11为本发明实施例的极化编码调制的映射关系生成装置的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的基站的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一。
本文所描述的技术不限于NR***以及长期演进型(Long Time Evolution，LTE)/LTE的演进(LTE-Advanced，LTE-A)***，并且也可用于各种无线通信***，诸如码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)、频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)、单载波频分多址(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，SC-FDMA)和其他***。术语“***”和“网络”常被可互换地使用。CDMA***可实现诸如CDMA2000、通用地面无线电接入(UniversalTerrestrial Radio Access，UTRA)等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(Wideband CodeDivision Multiple Access，WCDMA)和其他CDMA变体。TDMA***可实现诸如全球移动通信***(Global System for Mobile Communication，GSM)之类的无线电技术。OFDMA***可实现诸如超移动宽带(UltraMobile Broadband，UMB)、演进型UTRA(Evolution-UTRA，E-UTRA)、IEEE 802.21(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM等无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信***(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)的部分。LTE和更高级的LTE(如LTE-A)是使用E-UTRA的新UMTS版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A以及GSM在来自名为“第三代伙伴项目”(3rd Generation PartnershipProject，3GPP)的组织的文献中描述。CDMA2000和UMB在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术既可用于以上提及的***和无线电技术，也可用于其他***和无线电技术。然而，以下描述出于示例目的描述了NR***，并且在以下大部分描述中使用NR术语，尽管这些技术也可应用于NR***应用以外的应用。
以下描述提供示例而并非限定权利要求中阐述的范围、适用性或者配置。可以对所讨论的要素的功能和布置作出改变而不会脱离本公开的精神和范围。各种示例可恰适地省略、替代、或添加各种规程或组件。例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
请参见图1，图1示出本发明实施例可应用的一种无线通信***的框图。无线通信***包括终端11和网络设备12。其中，终端11也可以称作用户终端或用户设备(UE，UserEquipment)，终端11可以是手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)或车载设备等终端侧设备，需要说明的是，在本发明实施例中并不限定终端11的具体类型。网络设备12可以是基站和/或核心网网元，其中，上述基站可以是5G及以后版本的基站(例如：gNB、5G NR NB等)，或者其他通信***中的基站(例如：eNB、WLAN接入点、或其他接入点等)，其中，基站可被称为节点B、演进节点B、接入点、基收发机站(Base Transceiver Station，BTS)、无线电基站、无线电收发机、基本服务集(Basic Service Set，BSS)、扩展服务集(Extended ServiceSet，ESS)、B节点、演进型B节点(eNB)、家用B节点、家用演进型B节点、WLAN接入点、WiFi节点或所述领域中其他某个合适的术语，只要达到相同的技术效果，所述基站不限于特定技术词汇，需要说明的是，在本发明实施例中仅以NR***中的基站为例，但是并不限定基站的具体类型。
基站可在基站控制器的控制下与终端11通信，在各种示例中，基站控制器可以是核心网或某些基站的一部分。一些基站可通过回程与核心网进行控制信息或用户数据的通信。在一些示例中，这些基站中的一些可以通过回程链路直接或间接地彼此通信，回程链路可以是有线或无线通信链路。无线通信***可支持多个载波(不同频率的波形信号)上的操作。多载波发射机能同时在这多个载波上传送经调制信号。例如，每条通信链路可以是根据各种无线电技术来调制的多载波信号。每个已调信号可在不同的载波上发送并且可携带控制信息(例如，参考信号、控制信道等)、开销信息、数据等。
基站可经由一个或多个接入点天线与终端11进行无线通信。每个基站可以为各自相应的覆盖区域提供通信覆盖。接入点的覆盖区域可被划分成仅构成该覆盖区域的一部分的扇区。无线通信***可包括不同类型的基站(例如宏基站、微基站、或微微基站)。基站也可利用不同的无线电技术，诸如蜂窝或WLAN无线电接入技术。基站可以与相同或不同的接入网或运营商部署相关联。不同基站的覆盖区域(包括相同或不同类型的基站的覆盖区域、利用相同或不同无线电技术的覆盖区域、或属于相同或不同接入网的覆盖区域)可以交叠。
无线通信***中的通信链路可包括用于承载上行链路(Uplink，UL)传输(例如，从终端11到网络设备12)的上行链路，或用于承载下行链路(Downlink，DL)传输(例如，从网络设备12到终端11)的下行链路。UL传输还可被称为反向链路传输，而DL传输还可被称为前向链路传输。下行链路传输可以使用授权频段、非授权频段或这两者来进行。类似地，上行链路传输可以使用有授权频段、非授权频段或这两者来进行。
如背景技术中所述的，现有技术中的极化编码调制的信息位确定方案，依赖于信道状态，灵活性不高，实用性较低。为解决以上问题中的至少一个，本发明实施例提供了一种极化编码调制(Polar-Coded Modulation，PCM)方案中确定极化码分量码的信息位集合的方法，根据极化编码调制方案中每个极化码分量码的信道容量，分配相应的码率，实现不依赖信道状态的极化码分量码的信息位集合的灵活确定，增强极化编码调制方案的实用化价值。
本发明实施例提供的极化编码调制的信息位确定方法，能够在尽可能减少性能损失的前提下，实现码率的灵活分配。相对于传统的PCM的依赖信道状态的确定极化码分量码的信息位集合的方法，本发明实施例具有较低的复杂度，对性能损失的影响几乎可以忽略，方法操作简便，特别适合应用于实际通信***中，具有很好的实用化前景。
为了达到上述目的，本发明实施例提出一种极化编码调制的信息位确定方法，其中，根据传输的频谱效率找到能够可靠传输的等效信道；根据等效信道，计算PCM中每个分量码的信道容量；利用PCM中每个分量码的信道容量给相应的分量码分配合适的码率。
请参照图2，本发明实施例提供的一种极化编码调制的信息位确定方法，包括：
步骤21，给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
这里，可以获取预先生成的极化编码调制方案的映射关系表，所述第一参数具体可以是极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
步骤22，根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数。
步骤23，根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
这里，极化码分量码对应的信息位集合是指分量码信息比特的位置集合。
与现有技术相比较，本发明所述的以上方法在尽可能不损失性能的情况下，提供一种不依赖信噪比的极化码分量码的信息位集合的确定方法，提高了方案的灵活性。另外，该方法具有较低的复杂度，操作简便，适合于实际通信***中的应用，具有很好的实用性。
具体的，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，上述步骤22具体包括：根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数，即信息比特位置的集合。
具体的，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，上述步骤22具体包括：根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
在根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数，本发明实施例可以针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000151
和公式
Figure BDA0002942848500000152
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000153
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
本发明实施例中，在上述步骤23中确定极化码分量码的信息位集合时，可以根据预先获得的极化序列(如5G标准中的固定序列)及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；然后，根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure BDA0002942848500000154
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000155
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
下面进一步提供所述映射关系的生成方法。
请参照图3，本发明实施例提供一种极化编码调制的映射关系生成方法，包括：
步骤31，构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数。
这里，本发明实施例可以构造一码率为R，符号长度(码长)为N的在信道W上传输的极化编码调制(PCM)***，通过将信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，且每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码。然后在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位。第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000161
PCM***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000162
PCM***的码率为
Figure BDA0002942848500000163
具体的，设
Figure BDA0002942848500000164
表示离散无记忆信道，其中，
Figure BDA0002942848500000165
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure BDA0002942848500000166
Figure BDA0002942848500000167
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure BDA0002942848500000168
调制符号的映射规则为
Figure BDA0002942848500000169
进一步，图4给出了PCM***发送端的结构框图。图5给出了PCM***的接收端的结构框图。如图4所示，根据PCM方案，可以将信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；即：
Figure BDA00029428485000001610
那么信道Wk的信道转移概率为：
Figure BDA00029428485000001611
从互信息的角度可得：
Figure BDA00029428485000001612
其中，Bi表示比特bk的随机变量。
为了构建码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的PCM***，需要先对信道W进行信道拆分，即，将信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m。拆分后的每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码。
然后，对于PCM***，在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位。设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA00029428485000001613
则可以确定所述PCM***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000171
码率为
Figure BDA0002942848500000172
步骤32，根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道。
这里，本发明实施例根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT，进而根据极化编码调制***的目标频谱效率，确定出一个能够保证RT准确传输的等效信道
Figure BDA0002942848500000173
其中，所述极化编码调制***的目标频谱效率RT为二进制输入信道Wk的数量m与所述极化编码调制***的码率R的乘积，即RT＝mR。
步骤33，根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
上述步骤33中将等效信道
Figure BDA0002942848500000174
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000175
这里计算每个极化码分量码对应的等效信道
Figure BDA0002942848500000176
的信道容量，进而生成极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中包括有所述极化编码调制***的目标速率、调制阶数和各个比特子信道的码率之间的至少一种映射关系，并为每种映射关系分配极化编码调制方案的索引。
通过以上步骤，本发明实施例提供了在不依赖信道状态的情况下，生成极化编码调制的映射关系的实现方案。本文中的表2为所述映射关系表的一种示例，其中，各个比特子信道的码率分别为R1～R4。
下面提供以上方法中确定等效信道并计算每个分量码的信道容量两种实现方式，即基于信道容量的实现方式一和基于有限码长信道容量的实现方式二，并分别说明各自的具体实现。
基于所述实现方式一，在上述步骤32中：
可以根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA0002942848500000177
使得
Figure BDA0002942848500000178
其中
Figure BDA0002942848500000181
表示所述等效信道
Figure BDA0002942848500000182
的信道容量，且
Figure BDA0002942848500000183
基于所述实现方式一，在上述步骤33中：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000184
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000185
其中，信道转移概率
Figure BDA0002942848500000186
根据等效信道
Figure BDA0002942848500000187
的信道转移概率，计算等效信道
Figure BDA0002942848500000188
的信道容量
Figure BDA0002942848500000189
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
基于所述实现方式二，在上述步骤32中：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA00029428485000001810
使得
Figure BDA00029428485000001811
其中
Figure BDA00029428485000001812
表示所述等效信道
Figure BDA00029428485000001813
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure BDA00029428485000001814
Figure BDA00029428485000001815
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure BDA00029428485000001816
的差错概率，且
Figure BDA00029428485000001817
其中，
Figure BDA00029428485000001818
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure BDA00029428485000001819
基于所述实现方式二，在上述步骤33中：
将等效信道
Figure BDA00029428485000001820
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000001821
其中，信道转移概率
Figure BDA0002942848500000191
根据等效信道
Figure BDA0002942848500000192
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure BDA0002942848500000193
的有限码长信道容量
Figure BDA0002942848500000194
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
这里，所述映射关系中：所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率。
这里，所述映射关系中：
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
例如，基于前文所述的实现方式一，在上述步骤33中：
对所述m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000195
进行排序，使得
Figure BDA0002942848500000196
根据公式
Figure BDA0002942848500000197
计算第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000198
基于前文所述的实现方式二，在上述步骤33中：
对m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000199
进行排序，使得
Figure BDA0002942848500000201
根据公式
Figure BDA0002942848500000202
计算第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000203
需要说明的是，以上实施例的极化编码调制的信息位确定方法中，可以参考所述极化编码调制的映射关系生成方法中的类似处理方式，对所述目标极化编码调制***初始化和信道拆分处理，进而通过查找所述对应关系表，以确定各个极化码分量码对应的第一参数。为节约篇幅，不再详细说明。
下面进一步结合图6和图7，说明以上方法中确定等效信道并计算每个分量码的信道容量的两种实现方式，即基于信道容量的实现方式一和基于有限码长信道容量的实现方式二。
实现方式一
图6提供了基于实现方式一，本发明实施例的极化编码调制的信息位确定方法的流程图，具体包括：
步骤61：初始化极化编码调制方案的参数。
具体的，设
Figure BDA0002942848500000204
表示离散无记忆信道，其中，
Figure BDA0002942848500000205
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure BDA0002942848500000206
Figure BDA0002942848500000207
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure BDA0002942848500000208
调制符号的映射规则为
Figure BDA0002942848500000209
根据PCM方案，可以将信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，即：
Figure BDA00029428485000002010
则信道Wk的信道转移概率为：
Figure BDA00029428485000002011
另外，从互信息的角度可得：
Figure BDA0002942848500000211
为了构建码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的PCM传输***，需要先对信道W进行信道拆分，即，将信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m。拆分后的每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码。
对于PCM***，在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位。设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000212
则所述PCM***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000213
码率为
Figure BDA0002942848500000214
步骤62：根据传输的目标频谱效率，确定相应的等效信道。
这里，首先确定所述PCM***的目标频谱效率RT＝mR，进而等效出一个能够保证目标频谱效率准确传输的等效信道
Figure BDA0002942848500000215
具体为：
(a)根据PCM***的传输参数确定目标频谱效率RT＝mR，根据RT找到能够保证目标频谱效率准确传输的等效信道
Figure BDA0002942848500000216
在实现方式一中提供了一种基于信道容量的信道等效实现方式；
(b)基于信道容量的信道等效实现方式：根据RT，确定一个等效信道
Figure BDA0002942848500000217
使得
Figure BDA0002942848500000218
其中
Figure BDA0002942848500000219
表示信道
Figure BDA00029428485000002110
的信道容量，且
Figure BDA00029428485000002111
步骤63：根据等效信道，计算PCM中每个极化码分量码的信道容量。
这里，根据上述信道拆分方式，将等效信道
Figure BDA00029428485000002112
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000002113
并计算每个
Figure BDA00029428485000002114
的信道容量。采用基于信道容量的信道等效的实现方式，具体为：
将等效信道
Figure BDA00029428485000002115
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000002116
且按照以下公式，计算
Figure BDA0002942848500000221
的信道转移概率
Figure BDA0002942848500000222
Figure BDA0002942848500000223
然后，根据
Figure BDA0002942848500000224
的信道转移概率，计算其信道容量
Figure BDA0002942848500000225
例如，可以根据以上公式，计算信道容量：
Figure BDA0002942848500000226
其中，
Figure BDA0002942848500000227
步骤64：利用PCM中每个分量码的信道容量，给相应的极化码分量码分配合适的码率。
这里，提供一种基于信道容量等效的码率分配的实现方式，根据每个
Figure BDA0002942848500000228
的信道容量给相应的极化码分量码分配合适的码率，具体的，对m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000229
进行排序，使得：
Figure BDA00029428485000002210
然后，根据公式
Figure BDA00029428485000002211
计算第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA00029428485000002212
步骤65，根据每个极化码分量码分配的码率，确定极化码分量码的信息位集合。
这里，根据每个分量码分配的码率和极化码可靠度序列，选择每个分量码的信息比特位置，确定极化码分量码的信息位集合。具体可以根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000231
和公式
Figure BDA0002942848500000232
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000233
其中，t＝1,2,…,m。
具体的，对于t＝1,2,…,m，对第k个极化码分量码分配的信息位个数为
Figure BDA0002942848500000234
以上公式中，若t＝1，则求和项被省略。
然后，根据固定序列(如5G标准中的序列)和
Figure BDA0002942848500000235
确定信息位集合
Figure BDA0002942848500000236
具体的，可以根据预先获得的极化序列及其比特子信道可靠度(如表1所示的5G标准中的序列)，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，并选择出可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000237
个极化码分量码。然后，根据每个极化码分量码的信息位个数，确定所述可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000238
个极化码分量码对应的信息位集合。
表1为5G NR中使用的极化码可靠度排序，需要说明，本发明实施例不局限于5G NR中的极化码可靠度排序，其他的极化码可靠度排序，如PW排序，都可以适用于本发明，在此采用表1中的排序，只是作为一种特例进行说明。接下来将上面如何根据表1如何确定极化码分量码的信息位集合，表2为本发明实施例获得的在实际使用中的MCS映射关系表。
在确定了PCM中每个极化码分量码的码率和相应的信息位个数Ki,i＝1,2,…,m后，可以根据每个分量码的码长N和表1所示的极化序列，确定极化子信道的可靠度排序，具体为：
以本说明书所附的表1提供了一种极化序列为示例，极化序列
Figure BDA0002942848500000239
是按照比特子信道可靠度由小到大的方式进行排序，即
Figure BDA00029428485000002310
其中
Figure BDA00029428485000002311
表示第
Figure BDA00029428485000002312
个比特子信道的可靠度。对于码长为N的极化码，同样可以得到一个极化序列
Figure BDA0002942848500000241
那么极化序列的可靠度排序为
Figure BDA0002942848500000242
然后，根据PCM中每个分量码的信息位个数Ki,i＝1,2,…,m和极化序列
Figure BDA0002942848500000243
可以确定相应的信息位集合
Figure BDA0002942848500000244
具体的，
Figure BDA0002942848500000245
实现方式二
图7提供了基于实现方式二，本发明实施例的极化编码调制的信息位确定方法的流程图，具体包括：
步骤71，初始化极化编码调制方案的参数。
这里，构建一个码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的PCM***，其第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000246
信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000247
码率为
Figure BDA0002942848500000248
该步骤71具体可以参考上述步骤61，此处不再赘述。
步骤72，根据传输的目标频谱效率，确定相应的等效信道。
这里，首先确定所述PCM***的目标频谱效率RT＝mR，进而等效出一个能够保证目标频谱效率准确传输的等效信道
Figure BDA0002942848500000249
具体为：
(a)根据PCM***的传输参数确定目标频谱效率RT＝mR；
(b)根据RT找到能够保证目标频谱效率准确传输的等效信道
Figure BDA00029428485000002410
本实现方式二为基于有限码长信道容量进行等效。
(c)基于有限码长信道容量的信道等效的实现方式：根据RT，找到一个等效信道
Figure BDA00029428485000002411
使得
Figure BDA00029428485000002412
其中
Figure BDA00029428485000002413
表示信道
Figure BDA00029428485000002414
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率。
Figure BDA00029428485000002415
的计算公式如下所示：
Figure BDA00029428485000002416
其中，
Figure BDA00029428485000002417
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure BDA00029428485000002418
的差错概率，且
Figure BDA0002942848500000251
进一步的，
Figure BDA0002942848500000252
其中，Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure BDA0002942848500000253
步骤73：根据等效信道，计算PCM中每个极化码分量码的信道容量。
这里，参考步骤71的信道拆分方法，将等效信道
Figure BDA0002942848500000254
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000255
并计算每个
Figure BDA0002942848500000256
的信道容量。具体为：
基于有限码长信道容量的信道等效方式：将等效信道
Figure BDA0002942848500000257
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000258
其中等效信道
Figure BDA0002942848500000259
的信道转移概率为：
Figure BDA00029428485000002510
根据
Figure BDA00029428485000002511
的信道转移概率，码长N和差错概率∈k，计算其有限码长信道容量：
Figure BDA00029428485000002512
步骤74：利用PCM中每个分量码的信道容量，给相应的极化码分量码分配合适的码率。
这里，提供一种基于有限码长信道容量等效的码率分配的实现方式，根据每个
Figure BDA00029428485000002513
的信道容量给相应的极化码分量码分配合适的码率，具体的：对m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000002514
进行排序，使得
Figure BDA00029428485000002515
根据公式
Figure BDA0002942848500000261
计算第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000262
步骤75，根据每个极化码分量码分配的码率，确定极化码分量码的信息位集合。
这里，根据每个分量码分配的码率和极化码可靠度序列，选择每个分量码的信息比特位置，确定极化码分量码的信息位集合。具体可以根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000263
和公式
Figure BDA0002942848500000264
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000265
其中，t＝1,2,…,m。
具体的，对于t＝1,2,…,m，对第k个极化码分量码分配的信息位个数为
Figure BDA0002942848500000266
然后，根据固定序列(如5G标准中的序列)和
Figure BDA0002942848500000267
确定信息位集合
Figure BDA0002942848500000268
具体的，可以根据预先获得的极化序列及其比特子信道可靠度(如表1所示的5G标准中的序列)，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，并选择出可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000269
个极化码分量码。然后，根据每个极化码分量码的信息位个数，确定所述可靠度最高的
Figure BDA00029428485000002610
个极化码分量码对应的信息位集合。
在确定了PCM中每个极化码分量码的码率和相应的信息位个数Ki,i＝1,2,…,m后，可以根据每个分量码的码长N和表1所示的极化序列，确定极化子信道的可靠度排序，具体为：
以本说明书所附的表1提供了一种极化序列为示例，极化序列
Figure BDA00029428485000002611
是按照比特子信道可靠度由小到大的方式进行排序，即
Figure BDA00029428485000002612
其中
Figure BDA00029428485000002613
表示第
Figure BDA00029428485000002614
个比特子信道的可靠度。对于码长为N的极化码，同样可以得到一个极化序列
Figure BDA0002942848500000271
那么极化序列的可靠度排序为
Figure BDA0002942848500000272
然后，根据PCM中每个分量码的信息位个数Ki,i＝1,2,…,m和极化序列
Figure BDA0002942848500000273
可以确定相应的信息位集合
Figure BDA0002942848500000274
即
Figure BDA0002942848500000275
表2为采用基于信道容量的上述实现方式一，在16比特CRC和不同MCS下的码率分配结果。其中，调整阶数用于指示具体的调制方式，例如，调制阶数为2、4、6等分别指示QPSK调制方式、16QAM和64QAM调制方式。
对于上述实现方式一，，可以根据表2和上述方法直接得到PCM中每个分量码的信息位集合。对于上述实现方式一，，需要先确定PCM中每个分量码的码率和相应的信息位个数，再根据上述方法得到PCM中每个分量码的信息位集合。假设MCS索引为5，调制方式为16QAM，符号数为256，由于I/Q两路独立且每一路表示16QAM中的两个比特，那么可以在极化编码调制中采用2个码长为512的分量码来构成极化编码调制的结构。接着，从表2可以查到第一个分量码(比特子信道1)的容量(码率)为0.125，第二个分量码(比特子信道2)的容量(码率)为0.6445，那么信息比特数量为512×(0.125+0.6445)＝394。
Figure BDA0002942848500000276
Figure BDA0002942848500000281
Figure BDA0002942848500000291
Figure BDA0002942848500000301
Figure BDA0002942848500000311
Figure BDA0002942848500000321
表1
Figure BDA0002942848500000322
Figure BDA0002942848500000331
表2
通过对本发明实施例的方案进行多次仿真和模拟使用，下面就仿真实施例的试验结果，详细介绍本发明实施例的实施过程及性能分析：
参见图8所示，为符号数256下的块衰落信道下的链路吞吐率图。自适应调制编码方案在保证误码率小于10-1条件下，采用5G NR的MCS进行码率和调制方式的选择。在图8中RF-II对应的曲线71表示基于有限码长信道容量分配码率的实现方式，5G NR的LDPC码对应于曲线72，可以看出，相比于5G NR的LDPC码，本发明提出的RF-II能够有吞吐率上的提升。
参见图9所示，为符号数256，不同MCS，AWGN信道下，误码率为达到10-1和10-2需要的信噪比。图9中RF-I表示基于信道容量分配码率的实现方式，RF-II表示基于有限码长信道容量分配码率的实现方式。从图9中可以看出，本发明提出的RF-I和RF-II两种码率分配方式均能获得与高斯近似构造几乎一致的性能，且都好于5G NR的LDPC码的性能。
以上介绍了本发明实施例的各种方法。下面将进一步提供实施上述方法的装置。
请参照图10，本发明实施例提供了一种极化编码调制的信息位确定装置，包括：
获取模块101，用于给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
第一确定模块102，用于根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
第二模块103，用于根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，所述所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
可选的，所述确定模块，还用于：
针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure BDA0002942848500000351
和公式
Figure BDA0002942848500000352
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure BDA0002942848500000353
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
可选的，所述第二确定模块，具体用于：
根据预先获得的极化序列及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure BDA0002942848500000354
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure BDA0002942848500000355
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
请参照图11，本发明实施例提供了一种极化编码调制的映射关系生成装置，包括：
初始化模块111，用于构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
确定模块112，用于根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
生成模块113，用于根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
可选的，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
可选的，所述初始化模块，具体用于：
构造一码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的极化编码调制***，其中，
Figure BDA0002942848500000356
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure BDA0002942848500000357
Figure BDA0002942848500000358
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure BDA0002942848500000359
调制符号的映射规则为
Figure BDA00029428485000003510
将所述信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；
在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位，并设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure BDA0002942848500000361
得到所述极化编码调制***的信息比特数量为
Figure BDA0002942848500000362
码率为
Figure BDA0002942848500000363
可选的，所述确定模块，具体用于：
根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA0002942848500000364
使得
Figure BDA0002942848500000365
其中
Figure BDA0002942848500000366
表示所述等效信道
Figure BDA0002942848500000367
的信道容量，且
Figure BDA0002942848500000368
可选的，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000369
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA00029428485000003610
其中，信道转移概率
Figure BDA00029428485000003611
根据等效信道
Figure BDA00029428485000003612
的信道转移概率，计算等效信道
Figure BDA00029428485000003613
的信道容量
Figure BDA00029428485000003614
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述确定模块，具体用于：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure BDA00029428485000003615
使得
Figure BDA00029428485000003616
其中
Figure BDA00029428485000003617
表示所述等效信道
Figure BDA00029428485000003618
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure BDA00029428485000003619
Figure BDA00029428485000003620
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure BDA00029428485000003621
的差错概率，且
Figure BDA0002942848500000371
其中，
Figure BDA0002942848500000372
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure BDA0002942848500000373
可选的，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure BDA0002942848500000374
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure BDA0002942848500000375
其中，信道转移概率
Figure BDA0002942848500000376
根据等效信道
Figure BDA0002942848500000377
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure BDA0002942848500000378
的有限码长信道容量
Figure BDA0002942848500000379
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
可选的，所述映射关系中：
所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率；
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
请参照图12，本发明实施例还提供了一种基站，包括：处理器1201、收发机1202、存储器1203和总线接口，其中：
在本发明实施例中，基站还包括：存储在存储器上1203并可在处理器1201上运行的程序，所述程序被处理器1201执行时实现如下步骤：
给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
可理解的，本发明实施例中，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述图2所示的方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
在图12中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1201代表的一个或多个处理器和存储器1203代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1202可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。
处理器1201负责管理总线架构和通常的处理，存储器1203可以存储处理器1201在执行操作时所使用的数据。
在本发明的一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
该程序被处理器执行时能实现上述图2所示的方法中的所有实现方式，且能达到相同的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了另一种基站，具有如图12类似的结构，该基站还包括：存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述程序被处理器执行时实现如下步骤：
构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
可理解的，本发明实施例中，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述图5所示的方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
在本发明的一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
该程序被处理器执行时能实现上述图3所示的方法中的所有实现方式，且能达到相同的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种极化编码调制的信息位确定方法，其特征在于，包括：
给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，所述根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，包括：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，所述根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，包括：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
5.根据权利要求3至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数，包括：
针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure FDA0002942848490000023
和公式
Figure FDA0002942848490000021
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure FDA0002942848490000022
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，包括：
根据预先获得的极化序列及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure FDA0002942848490000024
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure FDA0002942848490000025
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
7.一种极化编码调制的映射关系生成方法，其特征在于，包括：
构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数，包括：
构造一码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的极化编码调制***，其中，
Figure FDA0002942848490000031
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure FDA0002942848490000032
Figure FDA0002942848490000033
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure FDA0002942848490000034
调制符号的映射规则为
Figure FDA0002942848490000035
将所述信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；
在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位，并设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure FDA0002942848490000036
得到所述极化编码调制***的信息比特数量为
Figure FDA0002942848490000037
码率为
Figure FDA0002942848490000038
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道，包括：
根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure FDA0002942848490000039
使得
Figure FDA00029428484900000310
其中
Figure FDA00029428484900000311
表示所述等效信道
Figure FDA00029428484900000312
的信道容量，且
Figure FDA00029428484900000313
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，包括：
将等效信道
Figure FDA00029428484900000314
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure FDA00029428484900000315
其中，信道转移概率
Figure FDA00029428484900000316
根据等效信道
Figure FDA00029428484900000317
的信道转移概率，计算等效信道
Figure FDA00029428484900000318
的信道容量
Figure FDA00029428484900000319
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道，包括：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure FDA0002942848490000041
使得
Figure FDA0002942848490000042
其中
Figure FDA0002942848490000043
表示所述等效信道
Figure FDA0002942848490000044
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure FDA0002942848490000045
Figure FDA0002942848490000046
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure FDA0002942848490000047
的差错概率，且
Figure FDA0002942848490000048
其中，
Figure FDA0002942848490000049
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure FDA00029428484900000410
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，包括：
将等效信道
Figure FDA00029428484900000411
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure FDA00029428484900000412
其中，信道转移概率
Figure FDA00029428484900000413
根据等效信道
Figure FDA00029428484900000414
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure FDA00029428484900000415
的有限码长信道容量
Figure FDA00029428484900000416
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
14.根据权利要求11或13所述的方法，其特征在于，所述映射关系中：
所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率；
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
15.一种极化编码调制的信息位确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于给定预定义的极化编码调制方案的映射关系表，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数；
第一确定模块，用于根据所述映射关系表，确定目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数；
第二确定模块，用于根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数，确定每个极化码分量码对应的信息位集合，所述信息位集合用于表示信息比特的位置集合。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在所述第一参数为极化码分量码的信道容量的情况下，所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量，并根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，为每个极化码分量码分配码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在所述第一参数为极化码分量码的码率的情况下，所述确定模块，具体用于：
根据所述映射关系表，确定所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的码率；
根据所述目标极化编码调制***中的极化码分量码的码率，计算每个极化码分量码的信息位个数。
19.根据权利要求17至18任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：
针对所述目标极化编码调制***中的第kt个极化码分量码，根据第kt个极化码分量码所分配的码率
Figure FDA0002942848490000061
和公式
Figure FDA0002942848490000062
计算第kt个极化码分量码分配的信息位个数
Figure FDA0002942848490000063
其中，t＝1,2,…,m0；
其中，K0为所述目标极化编码调制***的信息比特数量；所述第kt个极化码分量码，是按照极化码分量码对应的二级制输入等效信道的信道容量从大到小顺序，对所述目标极化编码调制***中的m0个极化码分量码排序得到的队列中的第t个极化码分量码。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
根据预先获得的极化序列及其极化码分量码对应的比特子信道可靠度，确定符号长度为N的极化码分量码的可靠度排序，得到一个极化码分量码序列，所述目标极化编码调制***的符号长度为N；
根据所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码的信息位个数
Figure FDA0002942848490000064
从所述极化码分量码序列确定所述可靠度最高的
Figure FDA0002942848490000065
个极化码分量码，得到所述目标极化编码调制***中的每个极化码分量码对应的信息位集合。
21.一种极化编码调制的映射关系生成装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于构建一极化编码调制***，初始化极化编码调制方案的参数；
确定模块，用于根据所述极化编码调制***的目标频谱效率，确定所述极化编码调制***的等效信道；
生成模块，用于根据所述等效信道，计算每个极化码分量码的信道容量，并生成极化编码调制方案的映射关系表，其中，所述映射关系表中至少包括不同的MCS索引下的目标速率、调制阶数和极化码分量码的第一参数。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第一参数为极化码分量码的信道容量、码率或信息位个数。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述初始化模块，具体用于：
构造一码率为R，符号长度为N的在信道W上传输的极化编码调制***，其中，
Figure FDA0002942848490000071
表示信道W输入的调制阶数为m的调制符号且
Figure FDA0002942848490000072
Figure FDA0002942848490000073
表示信道W输出的符号；I(X；Y)表示信道W输入与输出之间的互信息；给定m比特的序列
Figure FDA0002942848490000074
调制符号的映射规则为
Figure FDA0002942848490000075
将所述信道W拆分成m个无记忆的二进制输入信道Wk，k＝1,2,…,m，其中，每个Wk对应一个码长为N的极化码分量码；
在全部mN个极化子信道中选择最可靠的K个子信道承载信息位，并设第k个极化码分量码的信息位集合为
Figure FDA0002942848490000076
得到所述极化编码调制***的信息比特数量为
Figure FDA0002942848490000077
码率为
Figure FDA0002942848490000078
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
根据所述极化编码调制***的传输参数，确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure FDA0002942848490000079
使得
Figure FDA00029428484900000710
其中
Figure FDA00029428484900000711
表示所述等效信道
Figure FDA00029428484900000712
的信道容量，且
Figure FDA00029428484900000713
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure FDA0002942848490000081
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure FDA0002942848490000082
其中，信道转移概率
Figure FDA0002942848490000083
根据等效信道
Figure FDA0002942848490000084
的信道转移概率，计算等效信道
Figure FDA0002942848490000085
的信道容量
Figure FDA0002942848490000086
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
26.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
确定所述极化编码调制***的目标频谱效率RT＝mR；
根据所述目标频谱效率，确定一等效信道
Figure FDA0002942848490000087
使得
Figure FDA0002942848490000088
其中
Figure FDA0002942848490000089
表示所述等效信道
Figure FDA00029428484900000810
的有限码长信道容量，N表示符号长度，∈表示所述极化编码调制***的差错概率，且，
Figure FDA00029428484900000811
Figure FDA00029428484900000812
是第k个极化码分量码的二进制输入等效信道，∈k是等效信道
Figure FDA00029428484900000813
的差错概率，且
Figure FDA00029428484900000814
其中，
Figure FDA00029428484900000815
Q(·)是互补高斯累积分布函数，Vk是等效信道的信道散度，且
Figure FDA00029428484900000816
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述生成模块，具体用于：
将等效信道
Figure FDA00029428484900000817
拆分成m个无记忆的二进制输入等效信道
Figure FDA00029428484900000818
其中，信道转移概率
Figure FDA00029428484900000819
根据等效信道
Figure FDA00029428484900000820
的信道转移概率、符号长度N和差错概率∈k，计算等效信道
Figure FDA0002942848490000091
的有限码长信道容量
Figure FDA0002942848490000092
根据所述极化编码调制***的目标频谱效率和各个等效信道的信道容量，建立所述极化编码调制***的映射关系，并为每个映射关系分配对应的索引，得到极化编码调制方案的映射关系表。
28.根据权利要求25或27所述的装置，其特征在于，所述映射关系中：
所述极化编码调制***的目标速率为所述极化编码调制***的目标频谱效率；
在所述第一参数为极化码分量码的信道容量时，将各个等效信道的信道容量作为对应的极化码分量码的信道容量；
在所述第一参数为极化码分量码的码率时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；
在所述第一参数为极化码分量码的信息位个数时，根据所述极化编码调制***中的每个极化码分量码的信道容量在信道总容量中的比例，确定每个极化码分量码所分配的码率；并根据所述极化编码调制***中的极化码分量码的码率，确定每个极化码分量码的信息位个数。
29.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至14任一项所述的方法的步骤。
CN202110185324.7A 2021-02-10 2021-02-10 极化编码调制的信息位确定方法、映射生成方法及设备 Pending CN114915298A (zh)

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