[发明专利]一种编码器、解码器及码字生成方法

说明书

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N_B，N_B＝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N_I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N_B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N_S为极化码最小码长进行速率匹配，N_S＝2^j，3≤j≤i‑2，当mod(N，N_S*r₂)≠0，则对其进行补零；补零后若则采用码率为r₂码长为N_B的数据包编码；否则计算并转化为二进制。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。

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

在通信系统中，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系统中。

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分裂信道，在这两类信道的基础上再递归地进行极化变换,所得到的分裂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,所有分裂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的分裂信道上进行传输(称为信息比特)，而在信道容量为0的分裂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分裂信道，首先要确定极化变换后每个分裂信道的可靠性。对于码长为N＝2ⁱ的极化码，在获取了所有分裂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。