CN108365848A - 一种极性码的译码方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种极性码的译码方法和译码装置，其中，译码方法包括：终端接收符号序列，该符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到，终端对符号序列进行解映射解调后得到编码序列，终端从编码序列选取两个编码子序列，终端对两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列，终端使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。通过采用上述译码方法，下行控制信息的盲检次数减少一半。

Description

一种极性码的译码方法和装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种极性码的译码方法和装置。
背景技术
长期演进(英文：Long Term Evolution，缩写：LTE)系统中，物理下行控制信道(英文：Physical Downlink Control Channel，缩写：PDCCH)承载控制信息。发送端PDCCH的处理过程如图1所示。基站首先对要发送的下行控制信息(英文：Downlink ControlInformation，缩写：DCI)进行循环冗余校验(英文：Cyclical Redundancy Check，缩写：CRC)编码，得到16位CRC序列，然后基站将16位RNTI(中文：无线网络临时标识，英文：RadioNetwork Temporary Identifier)信息与16位CRC序列作异或(英文：exclusive OR，缩写：XOR)操作(也即加扰操作)，获得经过RNTI加扰的16位CRC序列，将RNTI加扰后的16位CRC序列串接到上述DCI，并进行信道编码、调制、映射和发送流程。其中，PDCCH信道编码采用TBCC(英文：Tailing bit convolution coding，中文：咬尾卷积编码)。
接收端PDCCH的处理过程如图2所示，接收端不知道PDCCH具体的时频资源位置，接收端需要对PDCCH的潜在位置进行盲检。每次盲检需要进行一次信道译码和CRC校验，最多需要进行几十次。
在第五代(5th Generation，5G)通信系统以及后续更多可能的通信系统中定义了三大类场景，分别为增强移动宽带(英文：enhanced Mobile Broadband，简称：eMBB)，超可靠低延时通信(英文：Ultra Reliable Low Latency Communications，简称：URLLC)和大规模物联网通信(英文：massive Machine Type Communications，缩写：mMTC)。其中，eMBB业务主要包含超高清视频、增强现实AR、虚拟现实VR等等，主要特点是传输数据量大、传输速率很高。URLLC业务主要是用于物联网中的工业控制、无人驾驶等，主要特点是超高可靠性、低延时，传输数据量较少以及具有突发性。mMTC业务主要是用于物联网中的智能电网、智慧城市等，主要特点是海量设备连接、传输数据量小、容忍较长时间的延时。
在3GPP(英文：3rd Generation Partnership Project，中文：第三代合作伙伴计划)RAN1(英文：Radio Access Network，中文：无线接入网)87次会议上，极性Polar码正式接收为5G eMBB(英文：enhanced Mobile Broadband)场景的上下行控制信道的信道编码方案。极性码应用于上下行控制信道，译码存在性能改进的空间。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的是提供一种极性码的译码方法和装置，用于改善极性码译码的性能。
第一方面，本申请提供了一种极性Polar码的译码方法，应用于无线网络中，该方法包括：终端接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；所述终端对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列；所述终端从所述编码序列选取两个编码子序列；所述终端对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；所述终端使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
第二方面，本申请提供了一种极性Polar码的译码装置，应用于无线网络中，该译码装置包括：接收单元，用于接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；处理单元，用于对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列，还用于从所述编码序列选取两个编码子序列；译码单元，用于对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；解扰单元，用于使用终端标识对所述CRC序列进行解扰；校验单元，用于对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
第三方面，本申请提供了一种通信设备，该通信设备包括：存储器，用于存储程序；收发器，用于接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列；所述处理器从所述编码序列选取两个编码子序列；所述处理器对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；所述处理器使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面所述的译码方法。
结合以上所有方面，在一种可能的设计中，所述终端对所述两个编码子序列进行译码，得到信息比特集合，包括：所述终端确定终端标识的比特位置和值；所述终端将所述终端标识的比特位置和值作为译码的输入参数。
结合以上所有方面，在一种可能的设计中，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和固定比特集合的位置。
结合以上所有方面，在一种可能的设计中，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和奇偶校验固定比特集合的位置。
本申请通过采用上述译码方法和装置和设备和计算机可读存储介质，下行控制信息的盲检次数减少一半。
附图说明
图1为LTE中发送端PDCCH处理的过程。
图2为LTE中接收端PDCCH处理的过程。
图3为无线通信的基本流程图。
图4为本申请实施例的应用场景图。
图5为Arikan Polar码的构造示图。
图6为CA Polar码的构造示图。
图7为PC Polar码的构造示图。
图8为本申请的译码方法的流程图。
图9为本申请的译码装置的逻辑结构图。
图10为本申请的CA Polar码的加扰示图。
图11为本申请的PC Polar码的加扰示图。
图12为本申请的译码方法的第一译码示图。
图13为本申请的译码方法的第二译码示图。
图14为本申请的译码装置的实体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。
图3是无线通信的基本流程，在发送端，信源依次经过信源编码、信道编码、速率匹配和调制映射后发出。在接收端，依次通过解调解映射、解速率匹配、信道译码和信源译码输出信宿。信道编译码可以采用Polar码，由于原始Polar码(母码)的码长为2的整数次幂，在实际应用中需要通过速率匹配实现任意码长的Polar码。发送端在信道编码后进行速率匹配实现任意的目标码长，在接收端，信道解码之前先进行解速率匹配。需要说明的是，无线通信的基本流程还包括额外流程(例如：预编码和交织)，鉴于这些额外流程对于本领域技术人员而言是公共常识，不再一一列举。本申请中提到的CRC序列和CRC信息同一事物的不同称呼。
本申请实施例可以应用于无线通信系统，无线通信系统通常由小区组成，每个小区包含一个基站(英文：Base Station，简称：BS)，基站向多个移动台(英文：MobileStation，简称：MS)提供通信服务，其中基站连接到核心网设备，如图4所示。其中基站包含BBU(英文：Baseband Unit，中文：基带单元)和RRU(英文：Remote Radio Unit，中文远端射频单元)。BBU和RRU可以放置在不同的地方，例如：RRU拉远，放置于离高话务量的开阔区域，BBU放置于中心机房。BBU和RRU也可以放置在同一机房。BBU和RRU也可以为一个机架下的不同部件。
需要说明的是，本申请实施例提及的无线通信系统包括但不限于：窄带物联网系统(英文：Narrow Band-Internet of Things，简称：NB-IoT)、全球移动通信系统(英文：Global System for Mobile Communications，简称：GSM)、增强型数据速率GSM演进系统(英文：Enhanced Data rate for GSM Evolution，简称：EDGE)、宽带码分多址系统(英文：Wideband Code Division Multiple Access，简称：WCDMA)、码分多址2000系统(英文：CodeDivision Multiple Access，简称：CDMA2000)、时分同步码分多址系统(英文：TimeDivision-Synchronization Code Division Multiple Access，简称：TD-SCDMA)，长期演进系统(英文：Long Term Evolution，简称：LTE)以及下一代5G移动通信系统的三大应用场景eMBB，URLLC和eMTC。
本申请实施例中，所述基站是一种部署在无线接入网中用以为MS提供无线通信功能的装置。所述基站可以包括各种形式的宏基站，微基站(也称为小站)，中继站，接入点等。在采用不同的无线接入技术的系统中，具备基站功能的设备的名称可能会有所不同，例如，在LTE系统中，称为演进的节点B(evolved NodeB，eNB或者eNodeB),在第三代(英文：3rdGeneration，简称：3G)系统中，称为节点B(英文：Node B)等。为方便描述，本申请所有实施例中，上述为MS提供无线通信功能的装置统称为基站或BS。
本申请实施例中所涉及到的MS可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。所述MS也可以称为终端(英文：Terminal)，还可以包括用户单元(英文：subscriber unit)、蜂窝电话(英文：cellular phone)、智能手机(英文：smart phone)、无线数据卡、个人数字助理(英文：Personal Digital Assistant，简称：PDA)电脑、平板型电脑、无线调制解调器(英文：modem)、手持设备(英文：handset)、膝上型电脑(英文：laptop computer)、机器类型通信(英文：Machine Type Communication,简称：MTC)终端等。为方便描述，本申请所有实施例中，上面提到的设备统称为MS。
下面对Polar码做简单介绍。
通信系统通常采用信道编码提高数据传输的可靠性，以保证通信的质量。土耳其教授Arikan提出的Polar码是第一个理论上证明可以达到香农容量且具有低编译码复杂度的码。Polar码也是一种线性块码，其编码矩阵为GN，编码过程为x1 N＝u1 NGN,其中u1 N＝(u1，u2,...,uN)是一个二进制的行矢量，长度为N(即码长)；GN是一个N×N的矩阵，且 定义为log2N个矩阵F2的克罗内克(Kronecker)乘积。上述矩阵
Polar码的编码过程中，u1 N中的一部分比特用来携带信息，称为信息比特集合，这些比特的索引的集合记作A；另外的一部分比特设置为收发端预先约定的固定值，称之为固定比特集合或冻结比特集合(frozen bits)，其索引的集合用A的补集Ac表示。Polar码的编码过程相当于：这里，GN(A)是GN中由集合A中的索引对应的那些行得到的子矩阵，GN(AC)是GN中由集合Ac中的索引对应的那些行得到的子矩阵。uA为u1 N中的信息比特集合，数量为K；为u1 N中的固定比特集合，其数量为(N-K)，是已知比特。这些固定比特通常被设置为0，但是只要收发端预先约定，固定比特可以被任意设置。从而，Polar码的编码输出可简化为：x1 N＝uAGN(A)，这里uA为u1 N中的信息比特集合，uA为长度K的行矢量，即|A|＝K，|·|表示集合中元素的个数，K为信息块大小，GN(A)是矩阵GN中由集合A中的索引对应的那些行得到的子矩阵，GN(A)是一个K×N的矩阵。
Polar码的构造过程即集合A的选取过程，决定了Polar码的性能。Polar码的构造过程通常是，根据母码码长N确定共存在N个极化信道，分别对应编码矩阵的N个行，计算极化信道可靠度，将可靠度较高的前K个极化信道的索引作为集合A的元素，剩余(N-K)个极化信道对应的索引作为固定比特的索引集合Ac的元素。集合A决定了信息比特的位置，集合Ac决定了固定比特的位置。
从编码矩阵可以看出，原始Polar码(母码)的码长为2的整数次幂，在实际应用中需要通过速率匹配实现任意码长的Polar码。
为了提升Polar码的性能，通常对信息比特集合先进行校验预编码，再进行Polar编码。有两种常见的校验预编码方式，即CRC(中文：循环冗余校验，英文：CyclicRedundancy Check)级联Polar编码，或是PC(中文：奇偶校验，英文：Parity Check)级联Polar编码。目前，Polar编码包括：Airkan传统Polar编码和CA Polar编码和PC Polar编码。
对图5中Airkan传统Polar编码说明，{u1,u2,u3,u5}设置为固定比特集合，{u4,u6,u7,u8}设置为信息比特集合，将长度为4的信息向量中的4位信息比特编码成8位编码比特。
对图6中CA Polar编码说明，{u1,u2}设置为固定比特集合，{u3,u4,u5,u6}设置为信息比特集合，{u7,u8}为CRC比特集合。其中，{u7,u8}的值由{u3,u4,u5,u6}做CRC得到。
对于CA Polar编码，采用CA-SCL(英文：CRC-Aided Successive CancellationList，中文：CRC协助的串行抵消列表)译码算法。CA-SCL译码算法通过CRC校验在SCL译码输出的候选路径中选择CRC通过的路径作为译码输出。
对图7中PC Polar编码说明，{u1,u2,u5}设置为固定比特集合，{u3,u4,u6,u7}设置为信息比特集合，{u7}为PC固定比特集合。其中，{u7}的值由{u3,u6}异或得到。
对于PC Polar编码，译码算法基于SCL译码算法，利用PC固定比特集合在译码过程中完成排序、剪枝的过程，最终输出最可靠的路径。
本申请提供了一种极性Polar码的译码方法，该译码方法可以应用于终端设备，例如：图4中的MS1-MS2。图8是该译码方法的流程图，具体步骤如下：
步骤310：终端接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到。
步骤320：所述终端对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列。
步骤330：所述终端从所述编码序列选取两个编码子序列。
步骤340：所述终端对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列。
步骤350：所述终端使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
需要说明的是，图9所示的译码装置600可以实现步骤310-步骤350中接收和译码等过程。其中，接收单元610用于执行步骤310，处理单元620用于执行步骤320和330，译码单元630用于执行步骤340的译码过程，解扰单元640用于执行步骤350中的解扰过程，校验单元650用于执行步骤350中的校验过程。该译码装置例如为移动台MS，该译码装置也可以为实现相关功能的专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)或者数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)或者芯片。
需要说明的是，步骤310中的控制信息可以为DCI，符号序列可以为OFDM(英文：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文：正交频分复用)符号序列。步骤330中的编码序列和编码子序列为LLR(英文：Log Likelihood Ratio，中文：对数似然比)序列或LLR子序列。并且，步骤330中终端从编码序列中选取两个编码子序列，因此，两个编码子序列属于相同的聚合等级,即两个编码子序列解速率匹配后的长度相同。
需要说明的是，终端将符号序列解映射解调后得到LLR序列，终端只能从几个潜在符号位置的LLR子序列中译码得到，其中DCI在几个潜在符号位置的LLR子序列，也称之为搜索空间，因此步骤330-350也称为盲检过程。每次盲检需要完成Polar译码和CRC校验，若CRC校验通过，则成功得到DCI，盲检过程结束，若CRC校验未通过，则继续进行盲检。
步骤340具体包括：终端确定终端标识的比特位置和值；终端将终端标识的比特位置和值作为译码的输入参数。其中，终端标识可以为RNTI，RNTI的长度大于或等于16位。
其中，终端标识的比特位置包括两种可能的实现方式。
当Polar编码采用CA Polar，则终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和固定比特集合的位置。如图10所示。
当Polar编码采用PC Polar，则终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和奇偶校验固定比特集合的位置。如图11所示。
需要补充的是，步骤340的过程如图12所示。两个LLR子序列作为SCL译码器的输入。译码器的译码时，译码路径不停扩展，由图中可知，译码器保留8个幸存路径对PC Polar而言，8个幸存路径会按照路径度量值进行排序，译码器最后输出路径度量值最小的路径，并对路径度量(英文：Path Metric，缩写：PM)值最小的路径做CRC校验。对CA Polar而言，8个幸存路径会按照路径度量值进行排序，译码器输出8条幸存路径，按照路径度量值从小到大进行CRC校验，直到通过为止，如果8条幸存路径都不通过，则返回路径度量值最小的幸存路径。
需要说明的是，编码子序列的数目可以为4或者8，只要编码子序列数目不超过译码器的宽度限制。
可选地，该译码方法还可以采用ML(英文：Maximum Likelihood，中文最大似然)补偿译码器。以图13为例，当扩展路径的条数到达上限L＝8时，再次扩展后需要进行剪枝，即从32条路径中选择PM较优的8条路径作为幸存路径。图13所示一种ML补偿译码器，进行额外一个bit的ML译码，即当扩展路径增长到16条时不进行剪枝，待后一级译码扩展到32条路径时再进行剪枝，只保留8条幸存路径。
需要说明的是，本申请中译码器输入的两个LLR子序列由于时频资源差异导致功率存在差异，两个LLR子序列的功率差异，会影响译码器的译码效果。因此，译码前，需要对LLR子序列进行功率平衡。举例来说，第一份LLR子序列的向量为y1，第二份LLR子序列的向量为y2，平衡后，y1’＝y1，y2’＝y2*sqrt(sum(y1^2)/sum(y2^2))，然后将y1’和y2’送入译码器进行译码。
如图14所示，本申请还提供了一种可以译码的通信设备900。该通信设备可以为译码设备，或者实现相关译码功能的DSP或ASIC或芯片。该通信设备900包括：
存储器902，用于存储程序；其中，该存储器可以为RAM(英文：Random AccessMemory，中文：随机访问内存)或者ROM(英文：Read Only Memory，中文：只读内存)或者闪存，其中存储器可以位于单独位于通信设备内，也可以位于处理器903的内部。
收发器901，用于接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；其中，收发器可以作为单独的芯片，也可以为处理器903内的收发电路或者作为输入输出接口。
处理器903，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器使用对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列；所述处理器从所述编码序列选取两个编码子序列；所述处理器对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；所述处理器使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
收发器901、存储器902、处理器903之间通过总线904连接。
需要说明的是，处理器执行的方法与前述内容一致，不再赘述。
本实施例利用Polar码的编译码特点，在译码器中输入两个编码子序列，采用上述译码方法，下行控制信息的盲检次数减少一半。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(英文：Digital Subsciber line，简称：DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD(英文：Digital Video Disk，中文：数字视频光盘))、或者半导体介质(例如固态硬盘(英文：Solid State Disk，简称：SSD)等。

Claims (10)

1.一种极性Polar码的译码方法，应用于无线网络中，包括：
终端接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；
所述终端对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列；
所述终端从所述编码序列选取两个编码子序列；
所述终端对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；
所述终端使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
2.根据权利要求1所述的译码方法，所述终端对所述两个编码子序列进行译码，得到信息比特集合，包括：
所述终端确定终端标识的比特位置和值；
所述终端将所述终端标识的比特位置和值作为译码的输入参数。
3.根据权利要求2所述的译码方法，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和固定比特集合的位置。
4.根据权利要求2所述的译码方法，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和奇偶校验固定比特集合的位置。
5.一种极性Polar码的译码装置，应用于无线网络中，包括：
接收单元，用于接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；
处理单元，用于对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列，还用于从所述编码序列选取两个编码子序列；
译码单元，用于对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；
解扰单元，用于使用终端标识对所述CRC序列进行解扰；
校验单元，用于对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
6.根据权利要求5所述的译码装置，所述译码单元对所述两个编码子序列进行译码，得到信息比特集合，包括：
确定终端标识的比特位置和值；
将所述终端标识的比特位置和值作为译码的输入参数。
7.根据权利要求6所述的译码装置，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和固定比特集合的位置。
8.根据权利要求6所述的译码装置，所述终端标识的比特位置包括CRC序列的位置和奇偶校验固定比特集合的位置。
9.一种通信设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
收发器，用于接收符号序列，所述符号序列是基站对控制信息采用Polar码编码并且调制映射后得到；
处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器对所述符号序列进行解映射解调后得到编码序列；所述处理器从所述编码序列选取两个编码子序列；所述处理器对所述两个编码子序列进行Polar译码，得到信息比特集合，所述信息比特集合包括下行控制信息DCI和循环冗余校验CRC序列；所述处理器使用终端标识对所述CRC序列进行解扰并且所述终端对所述DCI做CRC校验，若CRC校验通过，得到DCI。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的译码方法。
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