CN108023672B - 用于通信系统中的数据处理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及在通信系统中进行数据处理的方法和装置。例如，一种方法包括对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；响应于所述第一解码的解码失败，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及基于所述第一附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第二解码。本公开的实施例还提供了能够实现上述方法的通信设备。

Description

用于通信系统中的数据处理的方法和装置
技术领域
本公开的实施例一般涉及通信系统，并且具体地涉及在通信系统的接收机处进行数据处理的方法、装置和计算机程序产品。
背景技术
在E.Arikan所著的题目为“Channel polarization:a method for constructingcapacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels”并且于2009年7月发表于IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,第55卷第7期的第3051-3073页的论文中，提出了极化码(polar code)的概念。目前在第三代合作伙伴项目(3GPP)中，极化码被认为是在例如第5代(5G)移动通信系统中用于控制信道和机器类型通信(mMTC)的信道编码的候选之一。和其它信道编码方案相比，极化码具有例如复杂度低和能够逼近容量的优势。
针对极化码，经常使用的解码方案是基于列表(list)的方案或者基于循环冗余校验(CRC)辅助的列表的方案。在例如Kai Niu and Kai Chen所著的题目为“CRC-AidedDecoding of Polar Codes”并且发表于IEEE COMMUNICATIONS LETTERS,VOL.16,NO.10,2012年10月的论文中介绍了CRC辅助的解码方案。
其中列表是解码路径的表征。即，对于列表大小为L的方案，在解码时要保留L条分支。通常为了获得满意的性能，需要使用大的列表大小，例如L＝32。然而极化码的复杂度可以被建模为L的函数，即，L*log2N，其中N为编码后的未打孔的码字大小，L为列表大小。从该复杂度建模可以发现，极化码的复杂度随列表大小成比例地增加。此外，解码过程中所消耗的存储空间大小也由列表大小确定。因此，尽管大的列表大小能够提供好的解码性能，例如低误块率(BLER)，其同时也消耗更多的存储空间并且增加解码的复杂度，导致更高的功耗和更长的解码时延。这对于某些接收设备，尤其是mMTC终端来说是不利的。
发明内容
下面给出了对各实施例的简要概述，以提供对各种实施例的一些方面的基本理解。注意，发明内容部分并非旨在标识关键元素的要点或描述各种实施例的范围。其唯一目的在于以简化形式呈现一些概念，作为对后述更具体描述的前序。
本公开的第一方面提供一种在通信系统中进行数据处理的方法。该方法包括：对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；响应于所述第一解码的解码失败，将输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及基于第一附加冻结比特和经过预处理的数据进行第二解码。
在一个实施例中，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转可以包括：估计所述输出比特中的信息比特所对应的编码子信道的可靠性；基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的第一信息比特集合；以及对所述第一信息比特集合进行比特翻转。
在另一个实施例中，确定待翻转的第一信息比特集合可以包括：将对应于具有最低可靠性的编码子信道的信息比特确定为所述第一信息比特集合。
在又一实施例中，确定待翻转的第一信息比特集合可以包括：基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的信息比特集合；以及从所确定的所述信息比特集合中选择所述第一信息比特集合。在进一步的实施例中，该方法可以包括响应于所述第二解码的解码失败，从所述信息比特集合中选择不同于所述第一信息比特集合的第二信息比特集合；对所述第二信息比特集合进行比特翻转，以获得第二附加冻结比特；以及基于所述第二附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第三解码。
在另一个实施例中，该方法可以进一步包括对所述第二解码得到的输出信息比特进行循环冗余校验CRC以验证所述第二解码的正确性。在一些实施例中，对所述第二解码得到的输出信息比特进行CRC可以包括以下中的至少一项：将第二解码得到的信息比特直接作为所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行CRC；以及将第二解码得到的信息比特中的经所述比特翻转的比特再次翻转以获得所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行所述CRC。
在一个实施例中，该方法可以进一步包括：估计接收到的所述数据的接收质量，并且其中将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转可以包括：在所述接收质量高于阈值并且所述第一解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。在一些实施例中，所述接收质量可以包括以下中的一项：信噪比(SNR)、信号与噪声和干扰比(SINR)、误块率(BLER)、以及误比特率(BER)。在又一实施例中，方法可以进一步包括：基于所估计的所述数据的所述接收质量，确定用于所述第二解码的参数。
在一些实施例中，第一解码可以采用基于列表的极化码解码算法，并且其中将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转可以包括：在所述第一解码采用的列表大小达到阈值并且解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
在另一实施例中，述比特翻转和第二解码被执行多个轮次，直到解码次数达到预定阈值或者解码成功，其中在每个轮次中，针对不同的比特集合进行所述比特翻转，以获得不同的附加冻结比特；以及使用所述不同的附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行所述第二解码。在又一实施例中，第一解码采用基于第一列表大小的极化码解码算法，并且该方法可以进一步包括：响应于第二解码的解码次数达到所述预定阈值并且解码失败，而采用大于所述第一列表大小的第二列表大小，对所述经过预处理的数据进行第四解码。
本公开的第二方面提供一种通信系统中的接收机处的装置。该装置包括：预处理单元，被配置为对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；第一解码单元，被配置为对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；比特翻转单元，被配置为响应于所述第一解码的解码失败，将输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及第二解码单元，被配置为基于第一附加冻结比特和经过预处理的数据进行第二解码。
本公开的第三方面提供一种通信设备，包括：处理器，以及存储器，所述存储器存储有指令，所述指令在被所述处理器执行时的指令使所述通信设备执行动作，所述动作包括：对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；响应于所述第一解码的解码失败，将输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及基于第一附加冻结比特和经过预处理的数据进行第二解码。
通过下文描述将会理解，根据本公开的实施例，通信设备能够以更低的复杂度获得期望的解码性能，或者在保持复杂度不变的情况下改善解码性能。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
从下文的公开内容和权利要求中，本发明的目的、优点和其他特征将变得更加明显。这里仅出于示例的目的，参考附图来给出优选实施例的非限制性描述，在附图中：
图1示出了能够在其中实施本公开的实施例的方法的示例无线通信系统的示意图；
图2A-2D示出根据本公开的实施例在无线通信网络的接收设备处实施的方法的流程图；
图3示出了根据本公开的实施例的、在接收设备实施的装置的结构图；
图4示出了根据本公开的某些实施例的设备的框图。
具体实施方式
在以下描述中，出于说明的目的而阐述许多细节。然而，本领域普通技术人员将认识到可以在不使用这些具体细节的情况下实现本发明。因此，本发明不旨在于受限于所示实施例、而是将被赋予与本文描述的原理和特征一致的最宽的范围。
应当理解，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来。而实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。另外还应当理解“包括”，“包含”仅被用来说明所陈述的特征、元素、功能或者部件的存在，然而并不排除存在一个或者多个其他的特征、元素、功能或者部件。
为了便于解释，本文中将无线通信，例如蜂窝通信为背景来介绍本发明的一些实施例，并且采用例如3GPP制定的长期演进/长期演进-高级(LTE/LTE-A)或者5G中的术语，然而，如本领域技术人员可以理解的，本发明的实施例绝不限于遵循3GPP制定的无线通信协议的无线通信系统，而是可以被应用于任何存在类似问题的通信系统中，例如WLAN，有线通信系统、或者未来研制的其他通信系统等。
同样，本公开中的终端设备可以是用户设备(UE)，也可以是具有有线或者无线通信功能的任何终端，包括但不限于，手机、计算机、个人数字助理、游戏机、可穿戴设备、车载通信设备、机器类型通信(MTC)设备、设备到设备(D2D)通信设备、以及传感器等。该术语终端设备能够和UE、移动站、订户站、移动终端、用户终端或无线设备互换使用。另外，网络设备可以是网络节点，例如节点B(Node B，或者NB)、基本收发器站(BTS)、基站(BS)、或者基站子系统(BSS)、中继、远程无线头端(RRF)、接入节点(AN)、接入点(AP)等。
在图1A中示出了能够在其中实施本公开的实施例的方法的示例无线通信系统100的示意图。无线通信系统100可以包括一个或者多个网络设备101。例如，在该示例中，网络设备101可以体现为基站，例如演进的节点B(eNodeB或eNB)。应当理解的是，该网络设备101也可以体现为其它形式，例如节点B、基本收发器站(BTS)、基站(BS)、或者基站子系统(BSS)，中继器等。网络设备101为处于其覆盖范围之内的多个终端设备111-112提供无线连接。终端设备111、112可以经由无线传输信道131或者132与网络设备通信以及/或者经由传输信道133彼此通信。
在图1B中示出在通信的发送端120和接收端130执行的处理的简化示意图，其中发送端和/或接收端可以是例如图1A中的网络设备101或者终端设备111、112。如图1B所示，为了保证数据(包括控制信令)的可靠传送，发送端要将待发送的数据进行信道编码(140)，以引入冗余，来对抗在传输信道(例如图1A中的131、132、133)中可能引入的失真。可选地，经信道编码的数据在被发送前可以进一步地进行信道交织(未示出)以及/或者被调制(150)。在接收端，执行与发送端相反的过程，即，接收的信号被解调(160)、解交织(未示出)和解码(170)以恢复被发送的数据。在一些实施例中，在发送端还可以包括其它的或者不同的处理，并且相应地，接收端可以执行相反的操作。
在本公开的实施例中，在图1B中的信道编码处理140中使用极化码。对于码长为N(例如N＝2n)的极化码，假定其码率为K/N，则其中有K＝[1,N]个信息比特能够被传输。该K个信息比特之外的N-K个比特为冗余比特，该冗余比特被配置成固定的值(例如，0或者任何其他适当的数值)，并且被称为冻结比特。冻结比特的值被认为是已知的，并且因此在解码时被设置成该已知的值或者与该已知的值对应的概率表示(例如，对数似然比(LLR)的特定值)。
极化码通过信道组合和信道分裂这两步来实现的信道的极化。注意，这里所说的信道为编码信道，即编码比特在编码过程中从输入到输出所经历的信道，而并非图1A中的传输信道131-133。每个编码比特经历的信道又可以称为子信道。研究发现，不同的分裂子信道具有不同的信道转移概率。在码长N较大时，该信道转移概率逼近0或者1，从而得到信道极化的效果。信道转移概率可以被计算如下：
Figure BDA0001144038050000071
在以上提到的E.Arikan所著的论文中记载了该公式和信道极化过程。该公式中的i指代第i个子信道，u为输入比特，y为输出比特，N为码长，X为输入信息的集合，并且W为概率。该等式所表示的基本概念是，要被解码的第i个子信道的概率取决于信道输出
Figure BDA0001144038050000072
和已解码的第1到i-1个比特
Figure BDA0001144038050000073
这也体现了经典的序列解码的基本思想。另外，由以上公式(1)的右侧所示，由于信道极化效果，每个编码输出比特实际上相当于是在一个合成的信道中被发送而得到的。
由于以上信道转移特性，对于极化码来说，如果之前被解码的某个比特有误，则其将影响后来的比特的解码，从而造成错误传播。
在图1B的调制处理150处，可以使用任何已知的或者以后开发的调制技术，例如BPSK，QPSK，64QAM等。本公开的实施例不受限于任何特定的调制方式。将会理解，在接收端130的解调160中，将根据调制方式的不同而采取相应的解调方式。如本领域技术人员能够理解的，根据发送端采用的不同处理，接收机还可以替代地或者附加地采取解调之外的其它处理。
在本公开的实施例中，对于图1B所示的解码170，可以采用，例如但不限于，基于列表的解码方法，或者基于序列删除(SC)的方法，或者任何已知的或者以后开发的解码方法。可以采用，例如，人民邮电出版社2008年4月第1版出版的由袁东风，张海刚所著的题目为“LDPC码理论与应用”书中第6.2节和6.3节所介绍的解码方法。
为了降低解码的复杂度以及/或者降低解码所消耗的功率和存储资源，本公开的实施例提供了用于改进解码的方法和装置。
现在参考图2A来介绍根据本公开的实施例的示例方法。图2A示出根据本公开的实施例的方法200的流程图。该方法200在通信网络(例如图1中的无线网络100)中接收设备的通信设备处实施。例如，通信设备是图1中的终端设备UE 111、112，或者是网络设备101。为描述方便，下面结合图1的UE 111对方法200进行描述。
如图2A所示，在块220，UE 111对接收到的经极化码编码的数据进行预处理。在一个实施例中，除编码之外，接收到的该数据还可以在发送时经历其它处理，例如图1B中示出的调制150和未示出的信道交织等。对于调制，其可以是任何合适的方式，例如但不限于基于幅度和/或相位的调制。根据数据在发送端的处理，在块220，UE 111对该数据进行相应的预处理，例如解调制等。在一个实施例中，这例如可以对应于图1B的解调160中的操作。另外，根据采取的不同处理方式，经过预处理的数据可以包括例如编码的信息比特和固有冻结比特的硬判决，或者是软判决信息，例如，LLR。本公开的实施例不限于经过预处理的数据的任何具体的形式。
在块230，UE 111对经过预处理的数据进行解码。为了和后续的解码区分，这里称之为第一解码。通过该第一解码获得解码输出比特。由于经历传输信道而引入的失真，该解码可能失败。
如图2A所示，如果第一解码失败，UE 111将进一步执行块250和260。在块250，UE111将解码输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。比特翻转意味着：如果原比特为0，则将其设置为1；反之，如果原比特为1，则将其设置为0。在一个实施例中，该翻转例如(但不限于)可以通过将比特与1进行异或运算来实现。在一个实施例中，被翻转的该部分信息比特可以是一个比特，而在另一实施例中可以是多个比特的组合。相较于单个比特的翻转，多个比特的组合的计算复杂度更高。被翻转的该部分信息比特被作为第一附加冻结比特。这里“附加”意味着该第一冻结比特是除极化码的编码中引入的固有冻结比特之外，额外地通过比特翻转获得的冻结比特。此外，应该注意，该第一附加冻结比特可以是1个比特或者多个比特。与传统的冻结比特类似，第一附加冻结比特在解码中将被认为是已知的值。
在图2B中示出块250中的比特翻转的一个示例实施方式。如图2B所示，在该示例中，UE 111可以通过子块251-253的操作来执行比特翻转。具体而言，在块251中，UE 111估计输出比特中的信息比特所对应的编码子信道的可靠性。在块252中，UE 111基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的第一信息比特集合。编码子信道不可靠的情况下，信息比特出错的概率较高。因此，在一个实施例中，UE可以将对应于具有最低可靠性的编码子信道的一个或者多个信息比特确定为第一信息比特集合。在另一实施例中，UE也可以基于所估计的编码子信道的可靠性，首先确定较大的待翻转的信息比特集合(例如与子信道集合S0对应的比特集合)，以及从所确定的该信息比特集合中选择一个或者多个比特作为较小的第一信息比特集合。在块253，UE 111对确定的第一信息比特集合进行比特翻转。
作为示例而非限制，在一个实施例中，编码子信道的可靠性可以通过信道转移概率来衡量。在另一个实施例中，可以替代地或者附加地使用密度进化(density evolution)来计算子信道的可靠性。在又一实施例中，可以使用密度进化的高斯近似来估计子信道的可靠性以降低复杂度。作为另一替代实施例，也可以通过子信道的容量来确定该子信道的可靠性，其中具有较高容量的子信道被认为具有较高的可靠性。在又一实施例中，针对每个子信道的Bhattacharyya参数也可以被用于评估相应子信道的可靠性。关于各种估计方法，可以参见前文提到的E.Arikan所著的论文以及袁东风，张海刚的书籍。然而，如本领域技术人员能够理解的，本公开的实施例不限于以上列举的任何具体的方式来估计子信道的可靠性。
在一些实施例中，可以组合使用多个估计技术来增强子信道的估计性能。例如，在利用一种估计获得了具有相同可靠性的两个子信道时，可以进一步使用另一估计方法来对其可靠性进行进一步的区分。
返回图2A，在块260，UE 111基于该第一附加冻结比特和经过预处理的数据进行第二解码。经过预处理的数据中包含信息比特和极化码编码中引入的固有冻结比特的信息。在重新解码时，与固有冻结比特类似，通过比特翻转获得的第一附加冻结比特被认为是已知的值，并且该比特翻转操作能够触发在第二解码中执行新的纠正操作。因此，在前次解码(即第一解码)失败的情况下，第二解码可能获得正确的解码结果。由此，本公开的方法200可以以降低的复杂度获得好的解码性能。
在一些实施例中，图2A中所示的块250中的比特翻转和块260第二解码操作可以被执行多个轮次(如图2A中虚线所示)，直到解码次数达到预定的阈值或者解码成功。在每个轮次中，在块250，针对不同的比特(或者比特的组合)进行比特翻转，并且在块260的第二解码中，利用经不同的比特翻转获得的不同的附加冻结比特进行解码。例如，UE可以在块250初始地翻转某一个比特，在块260中的第二解码仍失败时，取消上次的翻转，并返回块250翻转另一个不同的比特，以及在块260利用新的比特翻转获得的新的附加冻结比特和经过预处理的数据进行重新解码。
在图2C中示出了迭代解码的一个示例方法201。如图2C所示，在一个实施例中，在块270，UE 111确定第二解码是否失败。如果确定解码失败，则可选地，可以在块271确定解码次数是否达到阈值。如果是，在块280，例如从待翻转的信息比特集合中，选择不同于第一比特集合的、由一个或者多个比特组成的第二信息比特集合。在块290，该第二比特集合被比特翻转，以获得第二附加冻结比特。然后，UE在块291可以利用该第二冻结比特和经过预处理的数据进行第三解码。如图2C所示，操作270、280、290、291可以被执行多次，直到达到预定的阈值或者解码成功而在块272结束。其中块290和291的操作可以与图2A中的250、260的操作类似。
以下使用K＝20、码长为N＝32的极化码作为说明性示例。在该示例中，有32个子信道，并且其中20个子信道被使用。在20个比特中，16个比特是信息比特，4个比特是循环冗余校验(CRC)比特。接收机可以使用密度进化来估计这20个子信道的可靠性。假定估计结果为，20个子信道中的子信道编号11、6、3、5的子信道是最不可靠的，则相应的索引为11、6、3、5信息比特将被用作翻转比特候选集合。解码时，可以首先使用列表大小为L＝2的CRC辅助的列解码算法进行解码。如果解码失败，则将从解码器输出的20比特中最不可靠的第11比特进行翻转并再次解码。如果这次解码又失败，将不再翻转第11比特而是翻转第6比特，进行重新解码。以类似的方式，如果解码仍然失败，则可以选用翻转比特候选集合中的其它的一个或多个翻转比特进行解码直到解码成功或者达到预定解码次数。在另一个实施例中，后一次选定的翻转比特的集合与前一次选定的部分相同。
解码结束之后，可选地，可以通过CRC来验证解码是否正确。例如，该操作可以在图2A的块250和2C的270处执行。然而本公开的实施例并不限于采用基于CRC的验证机制。例如，在另一实施例中，也可以基于例如奇偶校验、哈希函数等来进行验证。
在图2D示出方法202的多个示例实施方式。注意，在不同的示例中，图2D中的一个或者多个处理能够被省略。在一个示例中，可选地，UE 111可以在图2D的块261对第二解码得到的输出信息比特进行CRC以验证第二解码的正确性。当在解码中使用了比特翻转时，在一个实施例中，被翻转的比特被用作解码器的输出信息比特的一部分，即，将经翻转的比特认为是可信的解码输出。在另一个实施例中，被翻转的比特被再次翻转，作为解码器的输出信息比特的一部分。即，将被翻转的比特恢复为未翻转的值，作为解码输出的一部分。在该实施例中，仅是使用翻转比特来触发在解码过程中的纠错，并不假定被翻转的比特是正确或者错误的。因此，仍然将未翻转的比特作为解码输出。该实施例在一些情况下，能够获得更好的性能。
因此，在一些实施例中，在图2D的块261，UE 111可以将第二解码得到的信息比特直接作为所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行CRC。在另一实施例中，UE 111可以将第二解码得到的信息比特中的经比特翻转的比特再次翻转以获得输出信息比特，并且对该输出信息比特进行CRC操作。在又一实施例中，CRC操作可以针对包括被翻转的比特的解码输出信息比特和包括未翻转的比特的解码输出信息比特分别执行验证。在一个实施例中，在图2A的块250和图2C的块270处也可以执行以上CRC验证操作之一以确定解码是否正确。在一个实施例中，图2D中的块210-230、250-260的操作可以与参考图2A-2B所述的相同。
在另一示例中，即使前次解码失败(例如第一解码失败)，图2D中的比特翻转(250)和第二解码(260)操作也并不总是被执行。可选地，该操作可以在块262被预定条件所触发。作为示例，该预定条件可以取决于所接收的数据的接收质量和/或块230中的第一解码所使用的解码参数，例如，列表大小。
如图2D所示，在一个实施例中，可选地，UE 111可以在块263估计在块210中所接收的数据的接收质量，并且块262中的预定条件可以被设定为：接收质量高于阈值。也即，在接收质量高于阈值并且第一解码失败的情况下，才执行块250的操作，即，将输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。作为示例，在块263估计的接收质量可以包括，但不限于，信噪比、信号与噪声和干扰比、误块率、以及误比特率中的一项。
在另一实施例中，在块263中估计的接收质量还可以替代地或者附加地被用于确定第二解码的参数。即，UE 111可以基于接收质量的估计确定第二解码的解码参数，并且在进行或者不进行比特翻转的情况下，使用该解码参数执行第二解码。
在另一示例中，块262中的预定的条件与第一解码采用的解码参数有关。例如，该预定的条件可以被设定为：第一解码的列表大小达到阈值。也即，在一个实施例中，只有在第一解码采用的列表大小达到阈值并且解码失败的情况下，才将输出比特中的部分信息比特进行比特翻转(250)并进行第二解码(260)。而在第一解码的列表大小未达到预定阈值时，响应于解码失败，UE 111可以例如继续增加列表大小，并再次进行第一解码(图中未示出)。注意，这种情况下，列表大小的阈值(或者说极限值)可以是可配置的，而不是理论极限值。理论值最大可以是2N，然而为了降低复杂度，可以使用比2N小的值作为该阈值。考虑到后续会使用比特翻转的重新解码，接收机可以采用更小的列表大小阈值。
如图2D所示，可选地，在一个示例中，列表大小的调整和比特翻转可以以另一方式结合。例如，块230中的第一解码可以采用基于第一列表大小的极化码解码算法，并且方法200可以进一步包括响应于第二解码的解码失败且解码次数达到预定的阈值(241)，在块264，UE采用大于所述第一列表大小的第二列表大小对经过预处理的数据进行第四解码。应该注意的是，块264的第四解码也可以在图2C中的块271确定解码次数达到阈值时执行。
可选地或者替代地，在一些实施例中，还可以将经典的序列删除(SC)解码和基于列表的解码、列表辅助的解码以及比特翻转一起结合使用。并且可以为此设计相应的触发条件，来触发相应解码算法的使用。
在一些实施例中，利用了比特翻转和列表大小为2时，CRC辅助的列表解码的解码性能(BLER)与没有采用比特翻转且列表大小为4的情况类似。在另一实施例中，列表大小为4且使用了同样的翻转候选集合的CRC辅助的列解码时，其性能和列表大小为8的未采用比特翻转的算法相似。另外，本公开的一些实施例中的方法还带来复杂度的增益。计算机仿真结果表明，比特翻转方案的仿真时间随着SNR的增加而降低，并且具有比特翻转并且列表大小为2的CRC辅助的列表解码的整体仿真时间并不多于列表大小为2的CRC辅助的列解码。
图3示出了根据本公开的某些实施例的装置300的框图。该装置300可以实施在通信系统(例如图1中的无线网络1000)中的接收机处。例如，图1所示的终端设备111或者112侧或者网络设备101处。以下以UE 111为例来描述装置300。
如图3所示，装置300包括预处理单元302，被配置为对接收到的经极化码编码的数据进行预处理以获得经过预处理的数据；第一解码单元303，被配置为对所述经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；比特翻转单元304，被配置为响应于所述第一解码的解码失败，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及第二解码单元305，被配置为基于所述第一附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第二解码。
在一个实施例中，预处理单元302、第一解码单元303、比特翻转单元304、以及第二解码单元305可以被配置为根据结合方法200-202和附图2A-2D所述的任一实施例的方法来分别地执行获得预处理、第一解码、比特翻转、以及第二解码的操作。因此，其具体细节将不再一一重复。
在一个实施例中，该比特翻转单元304可以包括估计单元、确定单元以及第一翻转单元。其中估计单元被配置为估计所述输出比特中的信息比特所对应的编码子信道的可靠性。确定单元被配置为基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的第一信息比特集合；例如，确定单元可以被配置为将对应于具有最低可靠性的编码子信道的信息比特确定为所述第一信息比特集合。第一翻转单元被配置为对所述第一信息比特集合进行比特翻转。
在另一实施例中，该确定单元可以包括集合确定单元，被配置为基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的信息比特集合；以及选择单元，被配置为从所确定的所述信息比特集合中选择所述第一信息比特集合。
在另一实施例中，该装置300可以进一步包括第二选择单元，被配置为响应于所述第二解码的解码失败，从所述信息比特集合中选择不同于所述第一信息比特集合的第二信息比特集合；第二翻转单元，被配置为对所述第二信息比特集合进行比特翻转，以获得第二附加冻结比特；以及第三解码单元，被配置为基于所述第二附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第三解码。
在又一实施例中，该装置还可以包括校验单元，被配置为对所述第二解码得到的输出信息比特进行循环冗余校验CRC以验证所述第二解码的正确性。在一个实施例中，该校验单元可以被配置为通过以下中的至少一项来验证所述第二解码的正确性：将第二解码得到的信息比特直接作为所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行CRC；以及将第二解码得到的信息比特中的经所述比特翻转的比特再次翻转以获得所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行所述CRC。
在另一实施例中，装置300可以包括与图2D的块263对应的接收质量估计单元，被配置为估计所述数据的接收质量，并且其中比特翻转单元304可以被配置为在所述接收质量高于阈值并且所述第一解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。该接收质量可以包括但不限于以下中的一项：信噪比、信号与噪声和干扰比、误块率、以及误比特率。
作为另一示例实施方式，装置300还可以包括参数确定单元，被配置为基于所估计的所述数据的所述接收质量，确定用于所述第二解码的参数。
在一个实施例中，第一解码单元被配置为采用基于列表的极化码解码算法，并且其中所述比特翻转单元304可以被配置为在所述第一解码采用的列表大小达到阈值并且解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
替代地,第一解码单元303可以被配置为采用基于第一列表大小的极化码解码算法，并且该装置可以进一步包括第四解码单元，被配置为响应于第二解码的解码次数达到所述预定阈值并且解码失败，而采用大于所述第一列表大小的第二列表大小，对所述经过预处理的数据进行第四解码。
应当注意，在一些实施例中，装置300中还可以包括图中未示出的其它单元。例如其还可以包括接收单元。另外，300中所包括的单元可以利用各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任意组合。在一个实施例中，一个或多个单元可以使用软件和/或固件来实现，例如存储在存储介质上的机器可执行指令。除了机器可执行指令之外或者作为替代，装置300中的部分或者全部单元可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来实现。作为示例而非限制，可以使用的示范类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)，等等。
如上所述，在某些实施例中，上文描述的流程、方法或过程可以由网络设备或者终端设备中的硬件来实现。例如，网络设备或者终端设备可以利用其接收器、收发器和/或处理器或控制器来实现方法300。图4示出了适合实现本公开的实施例的设备400的方框图。设备400可以用来实现本公开的实施例中的接收设备或者接收机，例如图1所示的网络设备101或者终端设备，例如图1所示的第一终端设备111或者112。
如图4中的示例所示，设备400包括处理器410。处理器410控制设备400的操作和功能。例如，在某些实施例中，处理器410可以借助于与其耦合的存储器420中所存储的指令430来执行各种操作。存储器420可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图4中仅仅示出了一个存储器单元，但是在设备400中可以有多个物理不同的存储器单元。
处理器410可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微控制器、数字信号控制器(DSP)以及基于控制器的多核控制器架构中的一个或多个多个。设备1100也可以包括多个处理器410。处理器410还可以与收发器440耦合，收发器440可以借助于一个或多个天线450和/或其他部件来实现信息的接收和发送。例如，处理器410和存储器420可以配合操作，以实现上文参考图2A-2D描述的方法200、201和/或202。将会理解，上文参考图2A-2D所描述的所有特征均适用于设备400，在此不再赘述。
一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
作为示例，本公开的实施例也可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。
用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行系统、装置或设备的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。机器可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。
另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。

Claims (22)

1.一种在通信系统中的数据处理方法，包括：
对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；
对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；
响应于所述第一解码的解码失败，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及
基于所述第一附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第二解码，所述方法还包括：
对所述第二解码得到的输出信息比特进行循环冗余校验CRC以验证所述第二解码的正确性，
其中对所述第二解码得到的输出信息比特进行CRC包括：
将第二解码得到的信息比特中的经所述比特翻转的比特再次翻转以获得所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行所述CRC。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转包括：
估计所述输出比特中的信息比特所对应的编码子信道的可靠性；
基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的第一信息比特集合；以及
对所述第一信息比特集合进行比特翻转。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定待翻转的第一信息比特集合包括：将对应于具有最低可靠性的编码子信道的信息比特确定为所述第一信息比特集合。
4.根据权利要求2所述的方法，其中确定待翻转的第一信息比特集合包括：
基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的信息比特集合；以及
从所确定的所述信息比特集合中选择所述第一信息比特集合。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
响应于所述第二解码的解码失败，
从所述信息比特集合中选择不同于所述第一信息比特集合的第二信息比特集合；
对所述第二信息比特集合进行比特翻转，以获得第二附加冻结比特；以及
基于所述第二附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第三解码。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
估计接收到的所述数据的接收质量，并且
其中将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转包括：
在所述接收质量高于阈值并且所述第一解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述接收质量包括以下中的一项：
信噪比，
信号与噪声和干扰比，
误块率，以及
误比特率。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
基于所估计的所述数据的所述接收质量，确定用于所述第二解码的参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一解码采用基于列表的极化码解码算法，并且
其中将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转包括:在所述第一解码采用的列表大小达到阈值并且解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述比特翻转和所述第二解码被执行多个轮次，直到解码次数达到预定阈值或者解码成功，包括在每个轮次中：
针对不同的比特集合进行所述比特翻转，以获得不同的附加冻结比特；以及
使用所述不同的附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行所述第二解码。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一解码采用基于第一列表大小的极化码解码算法，并且
所述方法进一步包括：
响应于第二解码的解码次数达到所述预定阈值并且解码失败，而采用大于所述第一列表大小的第二列表大小，对所述经过预处理的数据进行第四解码。
12.一种通信设备，包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器存储有指令，所述指令在被所述处理器执行时的指令使所述通信设备：
对接收到的经极化码编码的数据进行预处理；
对经过预处理的数据进行第一解码以获得输出比特；
响应于所述第一解码的解码失败，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转，以获得第一附加冻结比特；以及
基于所述第一附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第二解码，所述通信设备还被使得：
对所述第二解码得到的输出信息比特进行循环冗余校验CRC以验证所述第二解码的正确性，
其中对所述第二解码得到的输出信息比特进行CRC包括：
将第二解码得到的信息比特中的经所述比特翻转的比特再次翻转以获得所述输出信息比特，并且对所述输出信息比特进行所述CRC。
13.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时使所述通信设备通过以下操作对所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转：
估计所述输出比特中的信息比特所对应的编码子信道的可靠性；
基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的第一信息比特集合；以及
对所述第一信息比特集合进行比特翻转。
14.根据权利要求13所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时使所述通信设备：
将对应于具有最低可靠性的编码子信道的信息比特确定为所述第一信息比特集合。
15.根据权利要求13所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时使所述通信设备：
基于所估计的所述编码子信道的可靠性，确定待翻转的信息比特集合；以及
从所确定的所述信息比特集合中选择所述第一信息比特集合。
16.根据权利要求15所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
响应于所述第二解码的解码失败，从所述信息比特集合中选择不同于所述第一信息比特集合的第二信息比特集合；
对所述第二信息比特集合进行比特翻转，以获得第二附加冻结比特；以及
基于所述第二附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行第三解码。
17.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
估计接收到的所述数据的接收质量；以及
在所述接收质量高于阈值并且所述第一解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
18.根据权利要求17所述的通信设备，其中所述接收质量包括以下中的一项：
信噪比，
信号与噪声和干扰比，
误块率，以及
误比特率。
19.根据权利要求17所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
基于所估计的所述数据的所述接收质量，确定用于所述第二解码的参数。
20.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
采用基于列表的极化码解码算法执行所述第一解码；以及
在所述第一解码采用的列表大小达到阈值并且解码失败的情况下，将所述输出比特中的部分信息比特进行比特翻转。
21.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
将所述比特翻转和所述第二解码执行多个轮次，直到解码次数达到预定阈值或者解码成功，包括在每个轮次中，
针对不同的比特集合进行所述比特翻转，以获得不同的附加冻结比特；以及
使用所述不同的附加冻结比特和所述经过预处理的数据进行所述第二解码。
22.根据权利要求21所述的通信设备，所述指令在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备：
采用基于第一列表大小的极化码解码算法执行所述第一解码；以及
响应于第二解码的解码次数达到所述预定阈值并且解码失败，而采用大于所述第一列表大小的第二列表大小，对所述经过预处理的数据进行第四解码。
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