编解码器及生成码字的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种编解码器及生成码字的方法和系统，包括编码器和解码器；所述编码器包括传输块CRC编码模块、分段确认模块、速率匹配模块和调制模块；所述解码器包括解调模块、极化码解码模块、CRC校验模块和拼接模块。本发明专利技术能够充分利用码块的接收和译码时延特性，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，能够有效降低传输时延，满足低时延场景的要求。场景的要求。场景的要求。

【技术实现步骤摘要】
编解码器及生成码字的方法和系统


[0001]本专利技术涉及通信
，具体地，涉及一种编解码器及生成码字的方法和系统。尤其地，涉及一种低延时场景下基于补零及分块的极化码速率匹配方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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5GNR控制信道的编码，并被广泛地应用于各种通信系统中。
[0004]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。
[0005]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＝2
i
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5GNR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。
[0006]鉴于此，对于待编码比特小于一定值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在保证性能的同时实现复杂度的降低。同时，由于传输时延同时受到译码时延、链路层传输时延以及接收时延的限制，速率匹配码长差距过大会带来额外的时延开销，因此一种较优的速率匹配设计是尾部固定为速率匹配最小码长，前一级码块码长要么与后一级码块相同，要么为其码长的2倍，直到码长达到采用的极化码长度。
[0007]专利文献CN107017962B(申请号：CN201610061638.5)公开了一种动态功耗控制的
编解码方法及编解码器。该编码器包括：控制单元、初始编码单元和L个增量编码单元，其中，该控制单元用于在RS(N0，K)工作模式下只启用该初始编码单元进行编码，或者在RS(Nj，K)工作模式下只启用该初始编码单元和该L个增量编码单元中前j个增量编码单元进行编码；该初始编码单元用于对m(x)进行RSFEC编码得到相对于g0(x)的商式D0(x)和余式R0(x)；第h+1个增量编码单元用于根据商式Dh(x)和余式Rh(x)得到相对于gh+1(x)的商式Dh+1(x)和余式Rh+1(x)。然而该专利的传输时延同时受到译码时延、链路层传输时延以及接收时延的限制，在速率匹配码长差距过大时会带来额外的时延开销。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种编解码器及生成码字的方法和系统。
[0009]根据本专利技术提供的编解码器，包括编码器和解码器；
[0010]所述编码器包括：
[0011]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；
[0012]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，根据默认码长及速率匹配中各码长下目标码率可编码长度对附加传输块CRC校验的数据信息进行分段，得到采用默认码长编码的码块，以及剩余待编码比特；
[0013]速率匹配模块：根据分段结果，将采用默认码长编码的码块直接使用目标码率和默认码长编码，将剩余待编码比特根据速率中各码长下可编码比特进行补零并划分为多个码块传输；
[0014]调制模块：将最后获得极化码编码后的码块进行调制，得到序列后并发送；
[0015]所述解码器包括：
[0016]解调模块：将接收到的序列解调，得到极化码编码后的码块；
[0017]极化码解码模块：按照发送时采取的处理进行对应的去零和极化码解码；
[0018]CRC校验模块：校验传输块CRC，并依据结果进行重传或拼接；
[0019]拼接模块：全部码块解码无误后根据预设规则再次拼接出接收到的有效载荷。
[0020]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；
[0021]所述解码器对码块CRC校验错误的码块，根据预设机制进行重传。
[0022]根据本专利技术提供的生成码字的方法，执行如下步骤：
[0023]步骤1：对于编码器采用的码长为N
B
，N
B
＝2
i
，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r，0＜r＜1，速率匹配需采用表格规定的可传输比特，其码率小于目标码率r；
[0024]步骤2：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，待编码比特长度为N
I
+T；
[0025]步骤3：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，根据极化码长N
B
、最小码长N
S
以及目标码率r对长度为N
I
+T的待编码比特进行分段，不采用默认码长传输的部分称为剩余待编码比特x；
[0026]步骤4：计算并通过查表得到对应码长为2
j+1
至2
i
‑1的码块的数量；
[0027]步骤5：设查表得到对应码块长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种编解码器，其特征在于，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，根据默认码长及速率匹配中各码长下目标码率可编码长度对附加传输块CRC校验的数据信息进行分段，得到采用默认码长编码的码块，以及剩余待编码比特；速率匹配模块：根据分段结果，将采用默认码长编码的码块直接使用目标码率和默认码长编码，将剩余待编码比特根据速率中各码长下可编码比特进行补零并划分为多个码块传输；调制模块：将最后获得极化码编码后的码块进行调制，得到序列后并发送；所述解码器包括：解调模块：将接收到的序列解调，得到极化码编码后的码块；极化码解码模块：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：校验传输块CRC，并依据结果进行重传或拼接；拼接模块：全部码块解码无误后根据预设规则再次拼接出接收到的有效载荷。2.根据权利要求1所述的编解码器，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；所述解码器对码块CRC校验错误的码块，根据预设机制进行重传。3.一种生成码字的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的编解码器，执行如下步骤：步骤1：对于编码器采用的码长为N
B
，N
B
＝2
i
，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r，0<r<1，速率匹配需采用表格规定的可传输比特，其码率小于目标码率r；步骤2：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，待编码比特长度为N
I
+T；步骤3：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，根据极化码长N
B
、最小码长N
S
以及目标码率r对长度为N
I
+T的待编码比特进行分段，不采用默认码长传输的部分称为剩余待编码比特x；步骤4：计算并通过查表得到对应码长为2
j+1
至2
i
‑1的码块的数量；步骤5：设查表得到对应码块长度为2
j+1
至2
i
‑1的码块的数量为M
j+1
至M
i
‑1、可传输比特数量为K
j+1
至K
i
‑1，计算需要的码块长度为2
j
的码块数量及所需的补零数量；步骤6：在长度为x的剩余待编码比特前面补零，并根据对应码块长度为2
j
至2
i
‑1的码块的数量及可传输比特数量进行编码。4.根据权利要求3所述的生成码字的方法，其特征在于，所述步骤3包括：若N
I
+T>(2*N
B
‑
N
S
)*r，将前)*r，将前比特采用码长N
B
码率r进行分段编码，剩余比特称为剩余待编码比特x，码率r进行分段编码，剩余比特称为剩余待编码比特x，若N
I
+T≤(2*N
B
‑
N
S
)*r，则剩余待编码比特x＝N
I
+T。
5.根据权利要求3所述的生成码字的方法，其特征在于，所述步骤5包括：若查表得到对应码块长度为2
j+1
至2
i
‑1的码块的数量为M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何大治，徐胤，鞠灏，黄一航，洪含绛，张文军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：