极化码的编码方法、编码装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种极化码的编码方法、编码装置及设备，本发明专利技术实施例提供的技术方案中，利用生成矩阵GC对长度为K比特的输入比特序列编码得到长度为C比特的码字比特序列，极大简化了编码过程，从而减小了编码耗时。

【技术实现步骤摘要】
极化码的编码方法、编码装置及设备
本专利技术涉及下一代移动通信技术，尤指一种极化码的编码方法、编码装置及设备。
技术介绍
由于信道噪声的存在，信道编码服务作为移动通信系统的独立部分，它保证着信息传递的可靠性、准确性和有效性。一般来讲，前向纠错(FEC，ForwardErrorCorrection)编码的过程就是由信息比特序列生成校验比特序列的过程，信息比特序列和校验比特序列共同组成了码字比特序列。线性分组码是一类常用的FEC编码。线性分组码是一组固定长度的码组，可以表示为(n,k)分组码。在编码时，k位信息比特序列被编码成n位码字比特序列。由于(n,k)分组码的2k个码字组成了一个k维子空间，所以该2k个码字一定可以由k个线性无关的基底生成，若把该k个基底写成矩阵的形式，则有：而(n,k)分组码中的码字比特序列可以由这组基底的线性组合生成，即，其中，m是信息比特序列，C是编码后的码字比特序列。此处称G为生成矩阵。第五代移动通信(5G)最迫切的就是要增大通信的频谱效率和可靠性，极化码已选为5G通信编码方式之一。而通常情况下，极化码的编码过程包括子信道可靠性估计、子信道选择、编码和速率匹配等过程。为此，本专利提出一种极化码生成矩阵的构造方法，在保证通信频谱效率和可靠性同时，可有效减少编码复杂度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种极化码的编码方法、编码装置及设备，能够极大简化编码过程，从而减小编码耗时。为了达到本专利技术目的，本专利技术提供了一种极化码的编码方法，包括：对长度为K比特的输入比特序列，利用生成矩阵GC编码得到长度为C比特的码字比特序列，其中，C≥K，且C和K均为非负整数；其中，生成矩阵GC是行索引集合RowIndxSet和列索引集合ColumnIndxSet联合指示的N×N矩阵GN的子矩阵；其中，行索引集合RowIndxSet有R个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet有C个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集，R和N为正整数，且N为2的幂级数，R≤N。可选地，所述长度为K比特的输入比特序列包括：信息比特序列；或者，信息比特序列和已知比特序列；或者，信息比特序列和校验比特序列；或者，信息比特序列、已知比特序列和校验比特序列。可选地，所述校验比特序列由信息比特序列和已知比特序列经过编码得到；或者，所述校验比特序列由信息比特序列经过编码得到。可选地，所述编码方式包括以下之一或任意组合：奇偶校验编码，循环冗余校验编码，BCH编码，汉明码编码，卷积编码，生成矩阵编码，Turbo编码，低密度奇偶校验编码，里德穆勒编码，哈希编码；同一编码方式执行一次或多次。可选地，所述N×N矩阵GN为以下之一：其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N；或者，GN由经过列交织和/或行交织得到，其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N。可选地，所述列交织包括以下之一或任意组合：所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，其中，对每一个序号j∈{0,1,…,N-1}，将j按二进制表示为(bn,bn-1,…,b1)，再将二进制序列反序，得到二进制数(b1,b2,…,bn)，将得到的二进制表示为十进制数，这个十进制数就是i；或者，所述矩阵GN中第(C-j-1)列为所述矩阵的第i列，其中，对每一个序号j∈{0,1,…,N-1}，将j按二进制表示为(bn,bn-1,…,b1)，再将二进制序列反序，得到二进制数(b1,b2,…,bn)，将得到的二进制表示为十进制数，这个十进制数就是i；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{Q1,Q2,Q3}，其中Q1＝{0,1,…,N1-1}，Q2＝{N2,N3,N2+1,N3+1,…,N4,N5}，Q3为其余索引，其中，N/8≤N1≤N2≤N/3,N2≤N4≤N3≤2N/3,N3≤N5≤N-1，其中，N1、N2、N3、N4和N5均为正整数，且序列Q1，序列Q2，序列Q3任意两者之间的集合为空集；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{S1,S2,S3,S4}，其中，序列S1为序列{BRO(k)}与序列{0,1,…,t1-1}的交集，序列S2为序列{0,1,…,t1-1}与序列S1的差集，序列S4为序列{BRO(k)}与序列{t1,t1+1,…,N-1}的交集，序列S3为其余索引值，并且k＝t2,t2+1,…,N-1,BRO为比特反序置换操作，N/8≤t1≤3N/8，0≤t2≤N-1，t1和t2为非负整数，序列S1，序列S2，序列S3，序列S4任意两者之间的交集为空集；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{I1,I2,I3,I4}，其中，序列I2为序列{BRO(k)}与序列{0,1,…,t1-1}的交集，序列I1为序列{0,1,…,t1-1}与序列I2的差集，序列I3为序列{BRO(k)}与序列{t1,t1+1,…,N-1}的交集，序列I4为其余索引值，并且k＝t2,t2+1,…,N-1,BRO为比特反序置换操作，N/8≤t1≤3N/8，0≤t2≤N-1，t1和t2为非负整数，序列I1，序列I2，序列I3，序列I4任意两者之间的交集为空集。或者，当GN由经过列交织和行交织得到，所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，所述矩阵GN中第m行为所述矩阵的第n行，其中，i＝π1(j)，n＝π2(m)，π1和π2为同一序列；或者，当GN由经过列交织和行交织得到，所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，所述矩阵GN中第m行为所述矩阵的第n行，其中，i＝π1(j)，n＝π2(m)，π1中元素排列顺序至少有a％与π2中元素排列顺序不同，其中a％为5％、10％或20％中之一。可选地，所述生成矩阵GC为生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵Gc_i；其中，生成矩阵GC_i是所述行索引集合中的行索引集合RowIndxSet_i和所述列索引集合中的列索引集合ColumnIndxSet_i联合指示的所述N_i×N_i矩阵GN_i的子矩阵；其中，所述的生成矩阵集合GC_Set包括M个生成矩阵，记作{GC_0,GC_1,…·，GC_i,，…·,GC_M-1}，M和i是大于等于1的整数；其中，行索引集合RowIndxSet_i有R_i个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N_i-1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet_i有C_i个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N_i-1}的子集；其中，C_i、R_i和N_i为正整数，且N_i为2的幂级数，R_i≤N_i。可选地，当0≤i<j≤M-1且N_i≤N_j；所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_i是行索引集合RowIndxSet_i和列索引集合ColumnIndxSet_i联合指示的矩阵GN_i的子矩阵，所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_j是行索引集合RowIndxSet_j和列索引集合ColumnIndxSet_j指示联合指示的矩阵GN_j的子矩阵，如果C_i<C_j且R_i≤R_j，则所述列生成矩阵GC_i是生成矩阵GC_j的子矩阵。可选地，当0≤i<j≤M-1且N_i≤N_j；所述生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化码的编码方法，其特征在于，包括：对长度为K比特的输入比特序列，利用生成矩阵GC编码得到长度为C比特的码字比特序列，其中，C≥K，且C和K均为非负整数；其中，生成矩阵GC是行索引集合RowIndxSet和列索引集合ColumnIndxSet联合指示的N×N矩阵GN的子矩阵；其中，行索引集合RowIndxSet有R个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N‑1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet有C个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N‑1}的子集，R和N为正整数，且N为2的幂级数，R≤N。

【技术特征摘要】
2017.02.15 CN 20171008177071.一种极化码的编码方法，其特征在于，包括：对长度为K比特的输入比特序列，利用生成矩阵GC编码得到长度为C比特的码字比特序列，其中，C≥K，且C和K均为非负整数；其中，生成矩阵GC是行索引集合RowIndxSet和列索引集合ColumnIndxSet联合指示的N×N矩阵GN的子矩阵；其中，行索引集合RowIndxSet有R个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet有C个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集，R和N为正整数，且N为2的幂级数，R≤N。2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述长度为K比特的输入比特序列包括：信息比特序列；或者，信息比特序列和已知比特序列；或者，信息比特序列和校验比特序列；或者，信息比特序列、已知比特序列和校验比特序列。3.根据权利要求2所述的编码方法，其特征在于，所述校验比特序列由信息比特序列和已知比特序列经过编码得到；或者，所述校验比特序列由信息比特序列经过编码得到。4.根据权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述编码方式包括以下之一或任意组合：奇偶校验编码，循环冗余校验编码，BCH编码，汉明码编码，卷积编码，生成矩阵编码，Turbo编码，低密度奇偶校验编码，里德穆勒编码，哈希编码；同一编码方式执行一次或多次。5.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述N×N矩阵GN为以下之一：其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N；或者，GN由经过列交织和/或行交织得到，其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N。6.根据权利要求5所述的编码方法，其特征在于，所述列交织包括以下之一或任意组合：所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，其中，对每一个序号j∈{0,1,…,N-1}，将j按二进制表示为(bn,bn-1,…,b1)，再将二进制序列反序，得到二进制数(b1,b2,…,bn)，将得到的二进制表示为十进制数，这个十进制数就是i；或者，所述矩阵GN中第(C-j-1)列为所述矩阵的第i列，其中，对每一个序号j∈{0,1,…,N-1}，将j按二进制表示为(bn,bn-1,…,b1)，再将二进制序列反序，得到二进制数(b1,b2,…,bn)，将得到的二进制表示为十进制数，这个十进制数就是i；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{Q1,Q2,Q3}，其中Q1＝{0,1,…,N1-1}，Q2＝{N2,N3,N2+1,N3+1,…,N4,N5}，Q3为其余索引，其中，N/8≤N1≤N2≤N/3,N2≤N4≤N3≤2N/3,N3≤N5≤N-1，其中，N1、N2、N3、N4和N5均为正整数，且序列Q1，序列Q2，序列Q3任意两者之间的集合为空集；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{S1,S2,S3,S4}，其中，序列S1为序列{BRO(k)}与序列{0,1,…,t1-1}的交集，序列S2为序列{0,1,…,t1-1}与序列S1的差集，序列S4为序列{BRO(k)}与序列{t1,t1+1,…,N-1}的交集，序列S3为其余索引值，并且k＝t2,t2+1,…,N-1,BRO为比特反序置换操作，N/8≤t1≤3N/8，0≤t2≤N-1，t1和t2为非负整数，序列S1，序列S2，序列S3，序列S4任意两者之间的交集为空集；或者，所述矩阵GN中列对应所述矩阵的列索引为{I1,I2,I3,I4}，其中，序列I2为序列{BRO(k)}与序列{0,1,…,t1-1}的交集，序列I1为序列{0,1,…,t1-1}与序列I2的差集，序列I3为序列{BRO(k)}与序列{t1,t1+1,…,N-1}的交集，序列I4为其余索引值，并且k＝t2,t2+1,…,N-1,BRO为比特反序置换操作，N/8≤t1≤3N/8，0≤t2≤N-1，t1和t2为非负整数，序列I1，序列I2，序列I3，序列I4任意两者之间的交集为空集；或者，当GN由经过列交织和行交织得到，所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，所述矩阵GN中第m行为所述矩阵的第n行，其中，i＝π1(j)，n＝π2(m)，π1和π2为同一序列，i∈[0,1,…,N-1],j∈[0,1,…,N-1]；或者，当GN由经过列交织和行交织得到，所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，所述矩阵GN中第m行为所述矩阵的第n行，其中，i＝π1(j)，n＝π2(m)，π1中元素排列顺序至少有a％与π2中元素排列顺序不同，i∈[0,1,…,N-1],j∈[0,1,…,N-1]，a％为5％、10％或20％中之一。7.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述生成矩阵GC为生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵Gc_i；其中，生成矩阵GC_i是所述行索引集合中的行索引集合RowIndxSet_i和所述列索引集合中的列索引集合ColumnIndxSet_i联合指示的所述N_i×N_i矩阵GN_i的子矩阵；其中，所述的生成矩阵集合GC_Set包括M个生成矩阵，记作{GC_0,GC_1,....，GC_i,，....,GC_M-1}，M和i是大于等于1的整数；其中，行索引集合RowIndxSet_i有R_i个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N_i-1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet_i有C_i个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N_i-1}的子集；其中，C_i、R_i和N_i为正整数，且N_i为2的幂级数，R_i≤N_i。8.根据权利要求7所述的编码方法，其特征在于，当0≤i<j≤M-1且N_i≤N_j；所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_i是行索引集合RowIndxSet_i和列索引集合ColumnIndxSet_i联合指示的矩阵GN_i的子矩阵，所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_j是行索引集合RowIndxSet_j和列索引集合ColumnIndxSet_j指示联合指示的矩阵GN_j的子矩阵，如果C_i<C_j且R_i≤R_j，则所述列生成矩阵GC_i是生成矩阵GC_j的子矩阵。9.根据权利要求7所述的编码方法，其特征在于，当0≤i<j≤M-1且N_i≤N_j；所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_i是行索引集合RowIndxSet_i和列索引集合ColumnIndxSet_i联合指示的矩阵GN_i的子矩阵，所述生成矩阵集合GC_Set的生成矩阵GC_j是行索引集合RowIndxSet_j和列索引集合ColumnIndxSet_j指示联合指示的矩阵GN_j的子矩阵，如果C_i<C_j且R_i≤R_j，则所述列生成矩阵GC_i至少有比例为p％与生成矩阵GC_j不同。10.根据权利要求9所述的编码方法，其特征在于，所述比例p％为5％、10％或20％中之一。11.根据权利要求1或7所述的编码方法，其特征在于，所述列索引集合ColumnIndxSet或ColumnIndxSet_i中确定的第一列索引集合Set_A和确定的第二列索引集合Set_B，如果L_A<L_B，则第一列索引集合Set_A是第二列索引集合Set_B的真子集；其中，L_A为第一列索引集合Set_A的元素个数，L_B为第二列索引集合Set_B的元素个数。12.根据权利要求1或7所述的编码方法，其特征在于，所述列索引集合ColumnIndxSet或ColumnIndxSet_i中确定的第一列索引集合Set_A和确定的第二列索引集合Set_B，如果L_A<L_B，则第一列索引集合Set_A至少有比例为q％的元素与第二列索引集合Set_B不同；其中，L_A为第一列索引集合Set_A的元素个数，L_B为第二列索引集合Set_B的元素个数。13.根据权利要求12所述的编码方法，其特征在于，所述比例q％为5％、10％或20％中之一。14.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述生成矩阵GC由所述矩阵GN按照行索引集合RowIndxSet和列索引集合ColumnIndxSet行列交织得到。15.根据权利要求1或14所述的编码方法，其特征在于，对于所述行索引集合RowIndxSet中确定的第三列索引集合Set_C，和列索引集合ColumnIndxSet第四列索引集合Set_D，如果L_C<L_D，则第三列索引集合Set_C是第四列索引集合Set_D的真子集；如果L_C>L_D，则第四列索引集合Set_D是第三列索引集合Set_C的真子集；如果L_C＝L_D，则第三列索引集合Set_C与第四列索引集合Set_D相同；其中，L_C为第三列索引集合Set_C的元素个数，L_D为第四列索引集合Set_D的元素个数。16.根据权利要求1或14所述的编码方法，其特征在于，对于所述行索引集合RowIndxSet中确定的第三列索引集合Set_C，和列索引集合ColumnIndxSet第四列索引集合Set_D，如果L_C≤L_D，则第三列索引集合Set_C至少有比例为p1％的元素与第四列索引集合Set_D不同；如果L_C>L_D，则第四列索引集合Set_D至少有比例为p1％的元素与第三列索引集合Set_C不同；其中，L_C为第三列索引集合Set_C的元素个数，L_D为第四列索引集合Set_D的元素个数。17.根据权利要求16所述的编码方法，其特征在于，所述比例p1％为5％、10％或20％中之一。18.根据权利要求7所述的编码方法，其特征在于，所述生成矩阵GC_i由所述矩阵GN_i按照行索引集合RowIndxSet_i和列索引集合ColumnIndxSet_i行列交织得到。19.根据权利要求7或18所述的编码方法，其特征在于，对于所述行索引集合RowIndxSet_i中确定的第五列索引集合Set_E，和列索引集合ColumnIndxSet_j第六列索引集合Set_F，如果L_E<L_F，则第五列索引集合Set_E是第六列索引集合Set_F的真子集；如果L_E>L_F，则第六列索引集合Set_F是第五列索引集合Set_E的真子集；如果L_E＝L_F，则第五列索引集合Set_E与第六列索引集合Set_F相同；其中，L_E为第五列索引集合Set_E的元素个数，L_F为第六列索引集合Set_F的元素个数。20.根据权利要求7或18所述的编码方法，其特征在于，对于所述行索引集合RowIndxSet_i中确定的第五列索引集合Set_E，和列索引集合ColumnIndxSet_j第六列索引集合Set_F，如果L_E≤L_F，则第五列索引集合Set_E至少有比例为p2％的元素与第六列索引集合Set_F不同；如果L_E>L_F，则第六列索引集合Set_F至少有比例为p2％的元素与第五列索引集合Set_E不同。21.根据权利要求20所述的编码方法，其特征在于，所述比例p2％为5％、10％或20％中之一。22.一种极化码的编码装置，其特征在于，包括处理模块，用于：对长度为K比特的输入比特序列，利用生成矩阵GC编码得到长度为C比特的码字比特序列，其中，C≥K，且C和K均为非负整数；其中，生成矩阵GC是行索引集合RowIndxSet和列索引集合ColumnIndxSet联合指示的N×N矩阵GN的子矩阵；其中，行索引集合RowIndxSet有R个元素，是行索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集，列索引集合ColumnIndxSet有C个元素，是列索引集合{0,1,2,…,N-1}的子集；其中，R和N为正整数，且N为2的幂级数，R≤N。23.根据权利要求22所述的编码装置，其特征在于，所述长度为K比特的输入比特序列包括：信息比特序列；或者，信息比特序列和已知比特序列；或者，信息比特序列和校验比特序列；或者，信息比特序列、已知比特序列和校验比特序列。24.根据权利要求22所述的编码装置，其特征在于，所述校验比特序列由信息比特序列和已知比特序列经过编码得到；或者，所述校验比特序列由信息比特序列经过编码得到。25.根据权利要求24所述的编码装置，其特征在于，所述编码方式包括以下之一或任意组合：奇偶校验编码，循环冗余校验编码，BCH编码，汉明码编码，卷积编码，生成矩阵编码，Turbo编码，低密度奇偶校验编码，里德穆勒编码，哈希编码；同一编码方式执行一次或多次。26.根据权利要求22所述的编码装置，其特征在于，所述N×N矩阵GN为以下之一：其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N；或者，GN由经过列交织和/或行交织得到，其中，表示对矩阵F2进行n次克罗内克积操作，且n＝log2N。27.根据权利要求26所述的编码装置，其特征在于，所述列交织包括以下之一或任意组合：所述矩阵GN中第j列为所述矩阵的第i列，其中，对每一个序号j∈{0,1,…,N-1}，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦竹，许进，徐俊，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44