CN105009541B - 一种低码率的编码方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低码率的编码方法，涉及通信领域，能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。其方法为：在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；输出所述编码比特。本发明用于进行低码率的Polar编码。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种低码率的编码方法和设备。
背景技术
在当前的长期演进(Long Term Evolution，LTE)和先进的长期演进技术(Advanced Long Term Evolution，LTE-Advanced)系统中，Polar码能够通过编码矩阵中行向量或列向量的特殊选取，获得优秀的性能，并且也可以通过以更低码率的方式，获取更小的误码率和更好的性能。但是在第三代合作伙伴项目(The 3rd Generation PartnershipProject，3GPP)的会议提案中，提出了有规律的信息填充方式和编码重复方式两种调整码率的方法，以此获取更低的码率。但是上述提案中提出的有规律的信息填充方式，会与Polar码本身通过行向量或列向量进行选取的方式冲突，使得Polar码在该方法下，不能合理的进行编码矩阵中向量的选取，反而导致Polar码的性能下降。
在进行Polar编码的过程中，需要通过计算得到可靠度排序，进而确定相应的Polar编码矩阵，但为了得到更低码率的Polar码，需要对可靠度排序中信息比特和第二比特的位置进行重新调整，会导致编码的复杂度增大，降低了实际应用的可操作性。
发明内容
本发明的实施例提供一种低码率的编码方法和设备，能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种一种低码率的编码方法，所述方法包括：
在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；
在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；
对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出所述编码比特。
在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，所述在输入数据块的特定位置填充第一比特具体包括：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。
在第二种可能的实现方式中，结合第一方面，所述在所述第一数据块的特定位置填充第二比特具体包括：
在所述第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第二比特。
在第三种可能的实现方式中，结合第一方面，所述输出所述编码比特包括：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
在第四种可能的实现方式中，结合第一方面的第三种可能的实现方式，所述将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出具体包括：
当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
在第五种可能的实现方式中，结合第一方面的第四种可能的实现方式，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
第二方面，提供一种低码率的编码设备，所述设备包括：
第一填充单元，用于在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；
第二填充单元，用于在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；
编码单元，用于对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出单元，用于输出所述编码比特。
在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述第一填充单元具体用于：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。
在第二种可能的实现方式中，结合第二方面，所述第二填充单元具体用于：
在所述第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第二比特。
在第三种可能的实现方式中，结合第二方面，所述输出单元具体用于：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
在第四种可能的实现方式中，结合第二方面的第三种可能的实现方式，所述输出单元包括：
第一输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
第二输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
在第五种可能的实现方式中，结合第二方面的第四种可能的实现方式，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
第三方面。提供一种低码率的编码装置，所述装置包括：
第一填充单元，用于在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；
第二填充单元，用于在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；
编码单元，用于对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出单元，用于输出所述编码比特。
在第一种可能的实现方式中，结合第三方面，所述第一填充单元具体用于：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。
在第二种可能的实现方式中，结合第三方面，所述第二填充单元具体用于：
在所述第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第二比特。
在第三种可能的实现方式中，结合第三方面，所述输出单元具体用于：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
在第四种可能的实现方式中，结合第三方面的第三种可能的实现方式，所述输出单元包括：
第一输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
第二输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
在第五种可能的实现方式中，结合第三方面的第四种可能的实现方式，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
本发明提供一种低码率的编码方法和设备，通过在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块，在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块，对所述第二数据块进行编码，得到编码比特，输出所述编码比特；从而能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种低码率的编码方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的完成添加后的第二数据块中的结构图；
图3为本发明实施例提供的完成添加后的第二数据块中的结构图；
图4为本发明实施例提供的完成添加后的第二数据块中的结构图；
图5为本发明实施例提供的一种低码率的编码方法的详细示意图；
图6为本发明实施例提供的一种低码率的编码设备的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种低码率的编码设备的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种低码率的编码装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种低码率的编码方法，如图1所示，该方法包括：
101、在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块。
102、在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块。
103、对所述第二数据块进行编码，得到编码比特。
104、输出所述编码比特。
本发明提供一种低码率的编码方法，通过在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块，在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块，对所述第二数据块进行编码，得到编码比特，输出所述编码比特；从而能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例，对本发明实施例提供的一种低码率的编码方法进行详细说明，该方法包括：
本发明实施例提供一种低码率的编码方法，该方法包括：
201、在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块。
该步骤201具体包括：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。其中，所述第一比特指的是填充比特，所述填充比特为二进制序列。
∏N(i)是一种特定排序的序列，生成矩阵中全部行的位置按照可靠度由高到低的一种排序的序列。一种可靠度的排序如序列一所示：32，16，24，28，30，31，8，12，20，14，22，26，15，23，27，4，29，6，10，7，18，11，19，13，21，2，25，3，5，9，17，1
按照上述的可靠度大小来确定相应的排序，选择可靠度高的位置作为信息比特的位置集合来传输信息，可靠度低的位置则作为固定比特(frozen bits)的位置集合，无信息传输，从而确定相应的Polar编码矩阵。
202、在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块。
与步骤201类似，本步骤也是按照上述可靠度排列的顺序填充第二比特，其中第二比特为固定比特。
进一步的，由于具体的填充比特指示值不同，因此根据所述填充比特指示值的不同情况，以下分三种情况进行阐述：
(1)当填充比特数目指示值F＝0时，对输入数据块不添加填充比特，在输入数据块的末尾添加N-K个固定比特。
第二数据块的整体长度默认为N，其中输入数据的长度为K，因此，添加的固定比特的长度为N-K，由于此时填充比特的数目指示值为0，也就是没有填充比特，因此，在完成添加后的第二数据块中的结构如图2所示。
(2)当填充比特数目指示值F＞0时，在输入数据块的末尾添加F个填充比特，然后在填充比特的末尾添加N-F-K个固定比特。
此时填充比特数目指示值为正数，第二数据块的整体长度默认为N，其中输入数据的长度为K，因此，按照Polar编码的特定排序序列，在输入数据后添加长度为F的填充比特，并在填充比特后添加固定比特，其长度为N-K-F，因此，在完成添加后的第二数据块中的结构如图3所示。
(3)当填充比特数目指示值F＜0时，缩短输入数据块长度，缩短的比特数目为abs(F)，对缩短的输入数据块的末尾添加abs(F)个填充比特，然后在填充比特的末尾添加N-K个固定比特。
由于此时填充比特数目指示值为负数，第二数据块的整体长度默认为N，其中输入数据的长度为K，因此，实际上添加的填充比特的数量为F的绝对值，即abs(F)个。该情况下，首先将输入数据的长度缩短，在缩短后的输入数据后添加填充比特，从而使形成的第一数据块长度为K，之后再第一数据块后，按照Polar编码的特定排序序列，继续添加长度为N-K的固定比特，从而使最终生成的第二数据块依然长度为N。
具体情况如图4所示。
更进一步的，上述添加步骤，是按照Polar特定排序中可靠度由高到低的顺序添加的，实际过程中，还可以按照由低到高的顺序添加，具体方法和上述步骤类似，仅是添加后生成的数据块按照固定比特-填充比特-输入数据的顺序排列，与上述详细过程生成的顺序相反，其他步骤一致，此处不再赘述。
203、对所述第二数据块进行编码，得到编码比特。
Polar码的编码生成矩阵为：
其中，n为正整数。
具体的，Polar码的编码矩阵的生成过程是：
G0是一基础矩阵，表示G0根据正整数n的取值，进行n次张量幂运算后得到的第n阶张量幂矩阵GN。
详细的编码过程为：
首先，获取矩阵GN进行行变换后的矩阵G`N。
具体的行变换过程根据序列一所示，类似的，将原矩阵GN中的第32行中的元素作为新矩阵G`N中的第1行元素，将原矩阵GN第16行的元素作为新矩阵G`N的第2行元素，以此类推，行变换结束后，得到新矩阵G`N。
其次，将输入比特中的每个元素与新矩阵G`N中的对应元素相乘，并对所得的乘积进行累加运算。该步骤可以用公式表示。其中为输入比特，是矩阵G`N的第i行、第j列元素。
最终，对累加运算得到的和进行mod2运算后，得到编码后的序列。该步骤可以用公式表示，其中为码字比特。
204、输出所述编码比特。
进一步的，选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
其中，如图5所示，该步骤具体包括：
2041、当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
2042、当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
其中，预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
本发明提供一种低码率的编码方法，通过在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块，在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块，对所述第二数据块进行编码，得到编码比特，输出所述编码比特；从而能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
本发明提供一种低码率的编码设备1，如图6所示，该设备1包括：
第一填充单元11，用于在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；
第二填充单元12，用于在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；
编码单元13，用于对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出单元14，用于输出所述编码比特。
其中，第一填充单元11具体用于：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。
第二填充单元12具体用于：
在所述第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第二比特。
输出单元14具体用于：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
进一步的，如图7所示，输出单元14包括：
第一输出子单元141，用于当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
第二输出子单元142，用于当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
其中，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
本发明提供一种低码率的编码设备，通过在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块，在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块，对所述第二数据块进行编码，得到编码比特，输出所述编码比特；从而能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
本发明实施例还提供一种低码率的编码装置2，如图8所示，该装置2包括：总线21；以及连接到总线21上的存储器22、处理器23、接收器24和发射器25，其中存储器22用于存储相关指令，该处理器23执行该指令用于在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块；该处理器23执行该指令用于在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块；该处理器23执行该指令用于对所述第二数据块进行编码，得到编码比特；该处理器23执行该指令还用于输出所述编码比特。
在本发明实施例中，可选地，该处理器23执行该指令用于在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块包括：
将所述输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第一比特。
在本发明实施例中，可选地，该处理器23执行该指令用于在所述第一数据块的特定位置填充第二比特具体包括：
在所述第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加所述第二比特。
在本发明实施例中，可选地，该处理器23执行该指令用于所述输出所述编码比特包括：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
在本发明实施例中，可选地，该处理器23执行该指令用于将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出具体包括：
当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除所述填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
在本发明实施例中，可选地，该处理器23执行该指令过程中，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
因此本发明提供的一种低码率的编码装置，通过在输入数据块的特定位置填充第一比特，构成第一数据块，在所述第一数据块的特定位置填充第二比特，构成第二数据块，对所述第二数据块进行编码，得到编码比特，输出所述编码比特；从而能够以更简便的方式得到低码率的Polar码，降低了编码的复杂度，提高了实际应用的可操作性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，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系统，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包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元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方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (12)
1.一种低码率的编码方法，其特征在于，所述方法包括：
将输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第一比特；
在第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第二比特，所述第二比特为固定比特；
其中，所述按照Polar编码的特定序列为按照可靠度大小来确定相应的排序，可靠度低的位置则作为固定比特的位置集合；
对第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出所述编码比特。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出所述编码比特包括：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出具体包括：
当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
5.一种低码率的编码设备，其特征在于，所述设备包括：
第一填充单元，用于将输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第一比特；
第二填充单元，用于在第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第二比特，所述第二比特为固定比特，其中，所述按照Polar编码的特定序列为按照可靠度大小来确定相应的排序，可靠度低的位置则作为固定比特的位置集合；
编码单元，用于对第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出单元，用于输出所述编码比特。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述输出单元具体用于：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述输出单元包括：
第一输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
第二输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
9.一种低码率的编码装置，其特征在于，所述装置包括：
第一填充单元，用于将输入数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第一比特；
第二填充单元，在第一数据块的前端或后端按照Polar编码的特定序列添加第二比特，所述第二比特为固定比特，其中，所述按照Polar编码的特定序列为按照可靠度大小来确定相应的排序，可靠度低的位置则作为固定比特的位置集合；
编码单元，用于对第二数据块进行编码，得到编码比特；
输出单元，用于输出所述编码比特。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述输出单元具体用于：
选取部分或全部所述编码比特，并将选取到的所述部分或全部所述编码比特作为输出比特进行输出。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述输出单元包括：
第一输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为非系统类型时，在所述编码比特中选取预设长度的比特进行输出；
第二输出子单元，用于当所述Polar编码的格式为系统类型时，按照所述Polar编码的特定序列将所述编码比特进行排序，在排序后的所述编码比特中从预设位置起，删除填充比特长度的比特，并从剩余的所述编码比特中选取所述预设长度的比特进行输出。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述预设位置是预定义的或由混合自动重传请求冗余版本消息通知。
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