CN108365914B - Polar码编译码方法及装置 - Google Patents

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CN108365914B CN201710061829.6A CN201710061829A CN108365914B CN 108365914 B CN108365914 B CN 108365914B CN 201710061829 A CN201710061829 A CN 201710061829A CN 108365914 B CN108365914 B CN 108365914B
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Abstract

本申请实施例提供一种Polar编码方法，包括：根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度；对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特；确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。该编码方法能够进一步提高CA‑Polar码的性能。

Description

Polar码编译码方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及无线通信领域，更具体地，涉及Polar码编译码方法及装置。
背景技术
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提出的极化码(英文：Polar codes)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好码。Polar码是一种线性块码，其编码矩阵为GN，编码过程为
Figure BDA0001219788890000011
其中
Figure BDA0001219788890000012
是一个二进制的行矢量，长度为N(即母码长度)；GN是一个N×N的矩阵，且
Figure BDA0001219788890000013
Figure BDA0001219788890000014
定义为log2N个矩阵F2的克罗内克(Kronecker)乘积。
上述矩阵
Figure BDA0001219788890000015
传统Polar码的编码过程中，
Figure BDA0001219788890000016
中的一部分比特用来携带信息，称为信息比特，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，称之为固定比特或冻结比特(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：
Figure BDA0001219788890000017
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
Figure BDA0001219788890000018
中的信息比特集合，信息比特个数为K；
Figure BDA0001219788890000019
为
Figure BDA00012197888900000110
中的冻结比特集合，冻结比特个数为(N-K)，是已知比特。这些冻结比特的值通常被设置为0，但是只要收发端预先约定，固定比特可以被任意设置。固定比特设置为0时，Polar码的编码输出可简化为：
Figure BDA00012197888900000111
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。
在译码端，Polar码可以采用串行抵消(英文：Successive Cancellation,简称SC)译码算法，从第1个比特开始顺序译码。串行抵消列表(英文Successive CancellationList,简称SCL)译码算法是对SC译码算法的改进，在译码过程中保留多个候选译码结果。SCL把译码过程看成一个路径搜索过程，即以第1个比特作为根结点进行路径扩展，采用一个度量值对该路径进行评估，该度量值随着路径的扩展按照预定的规则动态更新。每一次扩展(译码下一个比特)时，保留当前层中具有最优路径度量的L条候选路径，直到扩展到最后一层(译码最后一个比特)。最终输出L条候选路径中度量值最优的路径作为译码输出。SCL译码算法可以获得最大似然译码性能。
为了提高Polar码的性能，现有技术对Polar码进行改进，提出了CA-Polar码。CA-Polar码是级联CRC(英文：Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)的Polar码，简称CA-Polar码。通过对信息块进行CRC编码，再将编码后的比特映射到信息比特中。相应的，译码的时候采用CA-SCL(CRC-Aided Successive Cancellation List)译码算法进行译码，即在SCL译码输出的L条候选路径中选择CRC通过的候选路径作为译码输出。如果在CA-SCL译码的中间节点，正确路径因为度量值较差而被删除，则后续的CRC校验无法提升SCL译码的性能。
发明内容
本申请实施例提供Polar码编码方法及编码装置、译码方法及译码装置，能够进一步提高CA-Polar码的性能。
第一方面，提供一种Polar编码方法，包括：
根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度；
对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特；
确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；
对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
第二方面，提供一种编码装置，包括：
获取单元，用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度；
CRC编码单元，用于对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特；
确定单元，用于确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；
Polar编码单元，用于对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
第三方面，提供一种编码装置，包括：
存储器，用于存储程序；
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，所述处理器用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
第四方面，提供一种编码装置，包括：
至少一个输入端，用于接收信息块；
信号处理器，用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码；
至少一个输出端，用于输出信号处理器得到的编码块。
第五方面，提供一种Polar译码方法，包括：
获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置,确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；
采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特；其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；
从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验，将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
第六方面，提供一种译码装置，包括：
获取单元，用于获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；
译码单元，用于采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特；其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；
CRC校验单元，用于从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验；
输出单元，用于将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
第七方面，提供一种译码装置，包括：
存储器，用于存储程序；
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，所述处理器用于获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特，其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验，将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
第八方面、提供一种译码装置，包括：
至少一个输入端，用于接收待译码比特信息；
信号处理器，用于获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特，其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；；从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验；
至少一个输出端，用于将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
结合以上所有方面，在第一种可能的实现方式中，所述P个信息比特的序号是与所述校验冻结比特的序号模Q的值相同，Q为大于等于1的整数。
结合第一种可能的实现方式，在第一种可能的实现方式中，所述Q为质数或奇数。
结合第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述Q为3、5、7或9。
结合第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述符合预设条件的P个信息比特是从所述该校验冻结比特之前的所有信息比特中随机确定的信息比特。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，对于每一个校验冻结比特，对该校验冻结比特前面的每一个信息比特采用随机种子产生一个随机数，如果该随机数小于预设的门限T，则该信息比特参与确定该校验冻结比特的值。
结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述随机种子产生0到1之间均匀分布的随机数，T为大于0小于1的值。
结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述门限T为约等于或等于1/3或1/5的数值。
结合以上所有方面，在第八种可能的实现方式中，所述P个信息比特是与所述校验冻结比特的序号模Q或模M相同的序号对应的信息比特，Q、M为互不相同的质数或奇数；或者所述P个信息比特的序号是奇数或者质数；或者所述P个信息比特包括：序号与所述校验冻结比特的序号模Q1、模Q2、…、或模Qh的值相同的信息比特，h为大于等于2的整数，Q1、Q2、…、Qh分别为大于等于1且互不相同的整数。在通过取模确定哪些信息比特参与确定校验冻结比特的值时，可以用一个数来取模，例如5，也可以同时用两个数或更多的数，例如将与校验冻结比特模3、模5或模7相同的值的所有序号对应的信息比特都用于确定该校验冻结比特的值。
结合以上所有方面，在第九种可能的实现方式中，所述P＝1。
结合第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述1个信息比特为距所述校验冻结比特最近的、且所述校验冻结比特的序号与所述1个信息比特的序号的之差不等于2的整数次幂。
结合以上所有方面或所有可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，所有的冻结比特为校验冻结比特；若校验冻结比特之前不存在满足所述预设条件的信息比特，则该校验冻结比特保留为冻结比特并设置为固定的值。
结合以上所有方面或所有可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，所述编码矩阵中对应P个信息比特中任一信息比特的行向量与编码矩阵中对应所述校验冻结比特的行向量相加得到的向量中1的个数大于编码矩阵中对应所述任一信息比特的行向量的1的个数。
结合以上所有方面或所有可能的实现方式，在第十三种可能的实现方式中，所述信息比特和所述冻结比特按照极化信道的自然序排序。
结合以上第一、二、三或八种可能的实现方式，在第十四种可能的实现方式中，采用移位寄存器选取p个信息比特。
结合以上第一、第二、第三、第四方面或其可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式中，对信息块进行循环冗余校验CRC编码包括以下中的任意一种：
对信息块进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度；或
将所述信息块分成多个片段，分别对所述信息块的每个片段进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，KCRC为预先设置的固定CRC长度或者为固定CRC长度加上额外CRC长度后的长度；或
对所述信息块进行整体CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和(KCRC+K’CRC)个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外的CRC长度；或
对信息块进行第一级CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述第一级CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，将第一级CRC编码后的比特作为一个整体块，进行第二级CRC编码，得到第二级CRC编码后的比特，所述第二级CRC编码后的比特包括信息块、KCRC个第一级CRC比特和K’CRC个第二级CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外CRC长度；
其中，KCRC、KCRC、K’CRC为大于0的整数。
结合第十五种可能的实现方式中，在第十六种可能的实现方式中，K’CRC根据SCL译码的候选路径数L确定。例如，K’CRC＝Log2(L)，那么L＝8时，K’CRC＝3。
结合以上第一、第二、第三、第四方面或对应的可能的实现方式、第十五种、第十六种可能的实现方式，在第十七种可能的实现方式中，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特后，CRC比特与信息块的位置包括以下中的任意一种：
CRC比特排在信息块之后；或
CRC比特排在信息块之前；或
CRC比特排在信息块之间；或
CRC比特分成多个片段，每个片段位于信息块之间、信息块之前或者信息块之后中的任意位置。
结合第五至第八方面的任意方面，在第十七种可能的实现方式中，所述度量值为路径值PM。
结合第五至第八方面的任意方面，在第十八种可能的实现方式中，若L条候选路径的CRC校验均未通过，L条候选路径中度量值最优的路径的信息块作为译码输出或者确定为译码失败。
本申请的第九方面提了供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面或各种可能的实现方式所述的编码方法或译码方法。
本申请的又一方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面或各种可能的实现方式所述的编码方法或译码方法。
本申请的又一方面提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面或各种可能的实现方式所述的编码方法或译码方法。
本申请实施例从Polar码的冻结比特中，确定部分或者全部冻结比特作为校验冻结比特，这些校验冻结比特的值由其之前的信息比特的值确定。校验冻结比特由于与前面的信息比特相关，如果前面的信息比特译码有错，根据该信息计算得到的校验冻结比特的值与校验冻结比特接收到的LLR不符的可能性更大，使得该路径的度量值变劣，从而在候选路径的度量值排序时更可能把该错误路径删除，提高了CA-SCL译码的性能。
附图说明
图1是无线通信发送端和接收端的基本流程示意图；
图2(a)是本申请实施例中当前比特的LLR大于0的情况下，路径扩展及度量值计算示意图；
图2(b)是本申请实施例中当前比特的LLR小于0情况下，路径扩展及度量值计算示意图；
图3是SCL译码的一种路径扩展和PM值更新的示意图；
图4是CA-Polar编码的过程示意图；
图5是CA-Polar构造的示意图；
图6是本申请实施例提供的编码过程示意图；
图7是本申请实施提供的一种编码装置的结构示意图；
图8是本申请实施提供的一种编码方法的流程示意图；
图9是本申请实施例提供的一种CA-Polar构造的示意图；
图10是本申请实施例的各个动态校验比特与其之前信息比特的校验关系示意图；
图11是本申请实施提供的又一种编码装置的结构示意图；
图12是本申请实施提供的又一种编码装置的结构示意图；
图13是本申请实施提供的一种译码装置的结构示意图；
图14是本申请实施提供的一种译码方法的流程示意图；
图15是本申请实施例提供的SCL译码的一种路径扩展和路径值更新的示意图；
图16是本申请实施提供的编译码方法与传统CA-Polar的性能仿真结果；
图17是本申请实施提供的又一种译码装置的结构示意图；
图18是本申请实施提供的又一种译码装置的结构示意图；
图19是母码长度为32的Polar编码矩阵；
图20是本申请实施例分段式CRC编码的原理示意图；
图21是本申请实施例提供的又一种编码方法的流程示意图；
图22是本申请实施例CRC编码后的比特中，CRC比特与信息块的位置关系示意图。
具体实施方式
本申请实施例的技术方案可以应用5G通信系统或未来的通信系统，也可以用于其他各种无线通信系统，例如：全球移动通讯(GSM，Global System of Mobilecommunication)系统、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)系统、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)系统、通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)、长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统、LTE频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)系统、LTE时分双工(TDD，Time Division Duplex)、通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunication System)等。
图1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、数字调制后发出。在接收端，依次经过数字解调、信道译码、信源解码输出信宿。信道编解码可以采用Polar码，而在信道解码的时候，可以采用SC译码以及SCL译码。SCL译码算法是对SC译码算法的改进，在译码过程中保留多个候选路径，最后根据每个候选路径的度量值选择一个路径作为译码结果。
第l条路径的度量值PMl(i)，即路径值(英文：path metric，简称PM)在译码到第i个比特时的度量值的如公式(1)所示(设定LLR>0对应的值为0，LLR<0对应的值为1)：
Figure BDA0001219788890000071
其中，LLR(i)是当前比特的对数似然比(英文：Log-likelihood Ratio，简称LLR)。LLR对应的值可以是0也可以是1，例如，当LLR<0时对应的值为1，当LLR>0时对应的值为0。当然，在实际应用时也可以采用其它的方式，例如将LLR<0对应的值设置为0，将LLR>0对应的值设置为1。LLR＝0时，可以认为其对应的值是0也可以认为其对应的值是1，在实际应用时可以根据需要进行设置。如果当前比特的LLR对应的值与判决结果一致，PM不变；如果当前比特的LLR对应的值(0或1)与判决结果不一致，PM增加惩罚值|LLR(i)|，即惩罚值为当前比特的LLR的绝对值。从PM的计算公式可以看出，PM越小，表示该路径对应的码字与接收信号越近，代表该路径的度量值越优，因此最后可以输出PM最小的路径作为译码结果。公式(1)中如果当前比特的LLR对应的值(0或1)与判决结果不一致，PM也可以改为减去惩罚值|LLR(i)|，即PMl(i)＝PMl(i-1)-|LLR(i)|，相应的，选择最优度量值的路径即表示选择PM最大的路径。本申请以公式(1)为例进行描述。
在SCL译码过程，如果当前比特是信息比特，每条路径会扩展成2条路径，总共扩展出2L条路径，L是最终需要保留的候选路径个数。每个节点的判决结果分别为0和1，并根据上式计算各路径的PM，然后对扩展后的路径根据PM进行排序，保留PM最小的L条路径，删除其余L条路径，也叫做剪枝。如果当前比特是冻结比特，各条路径中的相应节点不进行扩展，直接判决为相应的已知的固定值，并根据式(1)计算各路径的PM。
为方便描述，下面都以LLR<0时对应的值为1，LLR>0时对应的值为0作为例子进行描述。如图2(a)所示，若当前译码比特的LLR(i)大于0(对应的值为0)，在路径扩展过程中，若当前比特是信息比特，则需要扩展两条路径，若判决结果也为0，则判决结果与LLR对应的值一致(图2(a)和图2(b)中以“√”表示)，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)；若判决结果为1，则判决结果与LLR对应的值不一致(图2(a)和图2(b)中以“x”表示)，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)+|LLR(i)|。若当前比特是冻结比特，则对路径不进行扩展，按照已知的固定值计算PM，若已知的固定值是0，LLR对应的值也为0，则该已知的固定值与LLR对应的值一致，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)；若已知的固定值是1，则该已知的固定值与LLR对应的值不一致，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)+|LLR(i)|。如图2(b)所示，若当前译码比特的LLR(i)小于0(对应的值为1)，在路径扩展过程中，若当前比特是信息比特，则需要扩展两条路径，若判决结果为0，则判决结果与LLR对应的值不一致，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)+|LLR(i)|；若判决结果为1，则判决结果与LLR对应的值一致，此种情况下PM(i)＝PM(i-1)。若当前比特是冻结比特，不进行扩展，按照已知的固定值计算PM，若已知的固定值是0，LLR对应的值也为1，则该已知的固定值与LLR对应的值不一致，PM(i)＝PM(i-1)+|LLR(i)|；若已知的固定值是1，则该已知的固定值与与LLR对应的值一致，PM(i)＝PM(i-1)。
图3是SCL译码算法List＝2的示例,在译码过程中保留2个候选路径。通常前面的几个比特是冻结比特，设置为固定的值，如0。因此实际上从第一个信息比特开始译码。图2(a)和图2(b)中通过在每次扩展的时候，保留PM值最小的路径，最后得到如箭头所示的两条候选路径L1和L2。路径L1最终的PM值为0.0，另一条路径L2的PM值最终为0.2，因此选择PM较小的0.0那条路径L1作为译码输出，译码得到的信息比特的值为0011。对Polar码级联CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)，简称CA-Polar，并通过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，CA-SCL(CRC-Aided SuccessiveCancellation List)译码算法，能显著提高Polar码的性能。
CA-Polar码构造过程：假设信息块大小为Kinfo，CRC长度为Kcrc，Polar编码的母码码长为N，则需要从N个极化信道中选择Kinfo+Kcrc个可靠度最高的作为信息比特，其余的作为冻结比特。CA-Polar编码过程如图4所示，先对信息块进行CRC编码，然后将CRC编码后的比特映射到信息比特的位置，在冻结比特的位置放置发送端和接收端约定的固定值，然后再进行Polar编码，得到CA-Polar的编码块。SCL译码过程中，信息块和CRC比特均未知，按照正常的SCL译码过程进行译码。在SCL译码结束后，得到L个候选译码结果，译码结果中包括信息块和CRC比特。从PM最小的路径开始，对每个候选结果进行CRC校验，如果校验通过，则将该路径的信息块作为译码输出；如果CRC校验均未通过，将PM最小的路径的信息块作为译码输出，或者也可以直接指示译码失败。
如图5所示，在CA-Polar的编译码过程中，CRC比特均作为信息比特处理，在SCL译码结束时CRC比特用于辅助选择路径。但是在SCL的中间节点，正确路径可能因为PM较大被删除。
本申请实施例在CA-Polar中加入校验冻结比特，该校验冻结比特的值由其前面的信息比特的值确定，也就是说，利用该校验冻结比特对前面的信息比特进行校验，用于辅助CA-Polar的SCL译码，在中间节点提高删除错误路径的概率，提高CA-Polar的性能。这里的校验冻结比特是相对于原来的冻结比特称呼的，表示原来的冻结比特中会有一部分被选出来用于放置与信息比特有关联的值，也就是该冻结比特用于校验其之前的至少一个信息比特。校验冻结比特也可以叫做奇偶校验比特或者奇偶校验冻结比特。在一些实施例中，这样的冻结比特也可以叫做动态冻结比特，每次发送的信息块大小、码长等参数不同，这样的动态冻结比特位置会改变，并不一定总是固定在某个位置，相应的其余的冻结比特可以叫做静态冻结比特。为了便于描述，以下统一称作校验冻结比特。
如图6所示，编码过程包括：
(1)CRC编码：根据CA-Polar的构造算法，选择可靠度高的极化信道作为信息比特，对信息块进行CRC编码，将编码后的比特映射到信息比特；
(2)校验冻结比特编码：从剩下的极化信道中确定校验冻结比特，构造校验方程，根据信息比特的值和校验方程计算校验冻结比特的值；其余的冻结比特放置约定的固定值；
(3)Polar编码：对信息比特、校验冻结比特和其余的冻结比特进行Polar编码，得到Polar编码块；
接收端译码时，采用SCL译码算法进行译码，将校验冻结比特作为冻结比特处理，不进行路径扩展，但校验冻结比特的值由前面译码得到的信息比特的值及校验方程确定；SCL译码结束后，得到L条候选路径，用CRC从候选路径中选择CRC校验通过的路径作为译码输出。译码时，该CRC既可以用于从候选路径中挑选译码结果，也可以用于检错即判断译码结果正确与否。
由于校验冻结比特的值由前面译码得到的信息比特的值及校验方程确定，一旦前面译码的信息比特有误，那么在译码该校验冻结比特时，该校验冻结比特通过信息比特计算得到的值与接收的LLR对应的值不一致性的可能增大，相应的在计算该条路径的PM值时，根据前述公式(1)的计算，PM值会加上该校验冻结比特LLR的绝对值，从而加大了该路径的PM值，该路径在后续译码过程中被删除的可能性加大。
如图7所示的编码装置700可以执行编码方法。如图7所示，本申请实施例的编码方法可以包括以下过程：
801、获取信息比特和冻结比特的位置。
获取单元701根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度。具体的，获取单元701根据极化信道的可靠度排序，从中选择Kinfo+Kcrc个最可靠的作为信息比特，Kinfo是待编码信息块的大小，Kcrc是CRC比特的个数。剩余的极化信道作为冻结比特。
802、对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特。
CRC编码单元702对信息块进行CRC编码，得到Kinfo+Kcrc个CRC编码比特，将其映射到信息比特。
803、确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由该校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数。
确定单元703确定从步骤801所确定的冻结比特中，确定至少一个比特作为校验冻结比特，校验冻结比特的值由该校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数。这里所说的校验冻结比特，表示该比特的值与其他比特的值有关。在本申请的一个实施例中，其他比特选择的信息比特，而非冻结比特。“校验冻结比特”的称呼是为了与现有的冻结比特(固定比特)做区分，还可以有其他的名称，比如动态冻结比特、奇偶校验比特等。由于Polar码的特性，通常序号最小的前几个极化信道可靠度是最低的，因而通常Polar码的前几个极化信道是作为冻结比特的，也就是在第一个信息比特之前通常存在一个或者多个冻结比特，如果校验冻结比特是用于校验其之前的信息比特，那么最初的这些冻结比特之前没有信息比特，所以不能用于作为校验冻结比特。校验冻结比特以外的其他冻结比特的值，设置为收发端已知的固定值，0或者1。
804、对所述信息比特、校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
Polar编码单元704对信息比特、校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Arikan Polar编码，得到编码块。编码得到的编码块也可以叫做编码序列、编码码字等。
本申请的校验冻结比特，选自于冻结比特，而冻结比特在极化信道的排序中，极化信道可靠度低于信息比特。如图9所示，本申请实施例构造的Polar码，信息块和CRC比特一起分布在最可靠的极化信道上，校验冻结比特(校验比特)分布在可靠度低于信息比特的极化信道上；如果按照自然序排列，则校验冻结比特散布在信息块和CRC比特中。校验冻结比特的引入，对现有CA-Polar的性能不但没有损失，还能提升译码的准确率。
步骤803中，确定冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特的方式，可以是所有的冻结比特都作为校验冻结比特，但是如果某一个校验冻结比特之前没有信息比特(例如图9所示的按照极化信道自然序(编码顺序)排序后，第一个校验冻结比特之前没有信息比特，则该校验冻结比特按照原有的方式处理，仍保留为冻结比特，设为收发端已知的固定值。也可以按照一定的条件选择部分冻结比特作为校验冻结比特，而不是默认所有的都是校验冻结比特。
每个冻结比特去参考其之前的信息比特，如图10所示，校验冻结比特可以参考其之前的一个信息比特或者多个信息比特。也就是说，校验冻结比特的值可以由其前面的一个信息比特或者多个信息比特确定。在编译码端可以根据相同的规则，构造校验方程(校验函数)。因为信道编码处理的对象是0和1，所以当用校验冻结比特校验其之前的信息比特的时候，可以用奇偶校验的方式。例如，某个冻结比特校验(参考)其之前的1个信息比特，则在编码端的时候将该信息比特的值赋给该校验冻结比特。如果某个校验冻结比特校验之前的2个信息比特，则将该2个信息比特的值进行二进制相加(异或)后的值赋给该校验冻结比特。
符合预设条件的P个信息比特可以通过多个方式确定。在一个实施例中，可以基于一个约定的数值Q来选择参与确定冻结比特的值的信息比特，Q是大于1的整数。例如选择某个校验冻结比特之前、与该校验冻结比特序号模Q的值相同的序号的信息比特，作为参与该校验冻结比特校验的信息比特。例如Q＝5，假设极化信道U18确定为一个校验冻结比特，则处于极化信道U13、U8、U3的信息比特作为参与确定U18的值的信息比特，即U18＝U3+U8+U13，如果U3不是信息比特，则不参与校验，校验方程变为U18＝U8+U13；如果U13、U8、U3都不是信息比特，则校验方程变为U18＝0，U18仍保留为冻结比特。由于Polar码SC顺序译码的特点，校验冻结比特用于校验其前面的信息比特。因此，在第一个信息比特之前的冻结比特没有信息比特可以校验，那仍保留为冻结比特。这里所说的Q的取值，可以根据母码码长等参数确定。例如，码长越长，Q的取值可以取大一些。Q也可以约定为是质数或者奇数，例如Q可以为3、5、7、或9等。在硬件实现的时候，可以通过移位寄存器读取参与校验的信息比特。如果Q是质数，则采用质数移位寄存器实现。校验方程也可以采用组合的方案，例如选择与该校验冻结比特序号模Q或模M的值相同的序号的信息比特参与校验。若例如，Q＝5，M＝7，则U18＝U3+U8+U13+U11+U4。同样的，如果通过该校验方程选定的比特不是信息比特，则该信息比特不参与确定该校验冻结比特的值。作为另一个可选的方式，符合预设条件的P个信息比特，也可以约定为校验冻结比特之前的序号为奇数或者质数的所有信息比特。所述P个信息也可以通过以下方式确定：选择序号与所述校验冻结比特的序号模Q1、模Q2、…、或模Qh的值相同的信息比特参与确定校验冻结比特的值，h为大于等于2的整数，Q1、Q2、…、Qh分别为大于等于1且互不相同的整数。也就是说，在通过取模确定哪些信息比特参与确定校验冻结比特的值时，可以用一个数来取模，例如5，也可以同时用两个数或更多的数分别对校验冻结比特之前的信息比特的序号进行取模来确定P个信息比特。例如将与校验冻结比特模3、模5或模7相同的值的所有序号对应的信息比特都用于确定该校验冻结比特的值。
在一个实施例中，符合预设条件的P个信息比特可以通过随机的方式确定，也就是说可以随机构造每个冻结比特的校验方程。例如根据约定的随机种子产生随机数，来确定某校验冻结比特之前的各信息比特是否参与各校验冻结比特的校验。例如，根据约定的随机种子产生(0，1)之间均匀分布的数，可以是小数或分数，可以只产生大于0小于1的数，也可以包括0或1本身的数。对于每一个校验冻结比特，对其前面的每一个信息比特，通过随机种子产生一个随机数，如果该随机数小于门限T，则该信息比特参与确定该校验冻结比特的值，如果该数大于等于门限T，则该信息比特不参与确定该校验冻结比特的值。收发两端采用相同的随机种子，就可以产生相同的随机数，从而保证编译码的配置是一致的。T取值为大于0小于1的数，例如可以设置为等于或者约定于1/3或1/5的数。门限T决定了信息比特参与校验的概率和各校验方程的复杂度。这里T越大，信息比特参与校验的概率越高，各校验冻结比特的校验方程越复杂。
符合预设条件的P个信息比特，可以简单设置为1个信息比特，即P＝1。构造单比特校验方程，各校验冻结比特只用于校验其前面的某一个信息比特，即各校验冻结比特的值只由该冻结比特前面的某个信息比特的值确定。由于Arikan Polar内核的结构性，校验相距2m位置的信息比特可能不能带来性能增益。因此单比特校验时，可以选择位于校验冻结比特之前，距其最近的且距离不等于2m的信息比特，作为参与确定该校验冻结比特的值的信息比特，这里m为大于等于0的整数。按照极化信道的自然排序，所选择的1个信息比特为距该校验冻结比特最近的、且该校验冻结比特的序号与这1个信息比特的序号的之差不等于2的整数次幂
选择符合预设条件的P个信息比特，可以选择对该校验冻结比特的极化信道的码距有提升的信息比特。校验冻结比特对Polar性能的提升，主要来自对Polar码码距的提高。Arikan Polar码的码重可以计算为各信息比特所在的编码矩阵的行(又称行向量)中1的个数。例如，母码长度为32的Polar码的编码矩阵G32如图19所示。
第15个比特U15所在的编码矩阵的行是：
R15＝[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
R15中共有8个1，即其码重为8。假设U15如果对应的极化信道为信息比特，且是信息比特中码重最小的，则此Polar码的最小码距即是8。如果用U18去校验该信息比特，校验方程为U18＝U15，其中U18所在的编码矩阵的行为：
R18＝[1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
根据二进制的特点，该校验方程等效于U15+U18＝0。对应到Polar编码，冻结比特的编码相当于U15*R15+U18*R18＝U15*(R15+R18)。也就是说，对于U18的冻结比特，等效的编码为：
R15+R18＝[0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0]
R15+R18得到的行向量，1的个数为10，也就是该校验方程能够将码重从8提高为10。具有提高码重效果的校验方程能提高Polar码性能。相对于某个冻结比特而言，在其之前若存在至少一个信息比特，满足这样的条件：其所在的编码矩阵的行与该校验冻结比特所在的编码矩阵的行相加后得到的行向量1的个数大于该信息比特所在的编码矩阵的行向量中1的个数，则可以将满足该条件的该校验冻结比特称为有效校验冻结比特。因此，某一校验冻结比特之前的信息比特可以用于确定该校验冻结比特是否有效。相应的，符合预设条件的P个信息比特可以是符合该条件的信息比特。在通过前面的方法获得P个信息比特之后，只选择P个信息比特中满足该条件的比特参与确定对应的校验冻结比特的值，若没有信息比特满足条件，则该校验冻结比特无效，该校验冻结比特仍然保留为做冻结比特，其设置为已知的固定值。
本申请实施例中，并非一定要选择所有冻结比特作为校验冻结比特，也可以仅仅选择部分冻结比特作为校验冻结比特。那么校验冻结比特的确定原则是可以是选出满足上述条件的有效校验冻结比特。实现的时候，可以针对每个信息比特搜索有效的校验冻结比特，然后构造校验方程；也可以针对每个冻结比特，先作为校验冻结比特处理，针对每个校验冻结比特，去搜索在其之前的有效的信息比特，然后构造校验方程，例如针对某个校验冻结比特，搜索到在其之前的有3个有效信息比特，可以全部参与校验冻结比特的确定，也可以采用单比特校验的方式，或者随机种子确定，或者序号模Q的方式确定。
本申请图6及图8的实施例中的编码方法中，对信息块进行CRC编码的方法可以用多种不同的方式，相应的，对于图14的实施例中涉及到的译码方法中的CRC校验和译码输出也不同。以下列举三种方式CRC编码及相应的校验方法。
(i)、单一CRC块编码：对Kinfo长的信息块进行一次CRC编码，得到CRC编码比特，包括信息块和KCRC个CRC比特，然后将编码后的比特映射到信息比特。译码时，KCRC个CRC比特既用于从候选路径中挑选译码结果，也用于译码结果正确与否的判断，即检错。
(ii)、分段式CRC编码：将信息块分成多个片段，对信息块的每段分别进行CRC编码，然后将编码后的每段编码比特映射到信息比特位置；译码时，在各分段分别进行CRC校验，可以用于挑选译码结果，也可以同时实现检错。采用该方法的好处是，是在对SCL的多个候选译码路径进行CRC校验时，可以进行分段校验。例如，如图20所示，假设信息块被分成两段，CRC也被分成两段，信息块和CRC比特的结构大致为[I1 C1 I2 C2],其中I1和I2是指被分成两段的信息比特片段，C1和C2是指被成两段分段的CRC片段，其中C1用于校验I1，C2用于校验I2或者[I1,I2]。在译码端进行CRC校验时，若发现I1未被校验通过，则I2就无需再校验，节省了校验时间。当C1、C2全部校验通过，则代表该条路径的CRC校验通过。此处举例的是信息块和CRC比特均分成两段的例子，在实际应用中，具体分成多少段可以任意设置。
(iii)、多级CRC编码：除了方式(i)(ii)中所述的KCRC个CRC比特之外，还另外选择K’CRC个比特进行CRC编码，即总的CRC比特包括(KCRC+K’CRC)个。
CRC编码时，对信息块进行整体CRC编码，包括信息块和(KCRC+K’CRC)个CRC比特，然后将编码后的比特映射到信息比特位置；其中K’CRC是额外的CRC长度，在现有的CRC长度上添加该CRC长度，可以弥补SCL译码导致的检错性能下降。添加的CRC长度大小可以根据List大小变化。译码时，该(KCRC+K’CRC)个CRC比特可以用于从候选路径中挑选译码结果，也可以用于检错。
另一个实施方式中，CRC编码时，先对信息块进行第一级CRC编码，得到KCRC个CRC比特，将编码后的比特作为一个整体块，进行第二级CRC编码，得到额外K’CRC个CRC比特，再次编码后的比特映射到信息比特。可以约定其中一种CRC比特用于挑选路径，即纠错，另一个用于检错。译码时，先用纠错CRC比特从多个候选路径中选择译码结果，译码结果包含信息块和检错CRC比特。然后对译码结果用检错CRC比特进行检错。
在多级CRC编码中，KCRC为基础CRC比特。例如LTE中PBCH的KCRC定义为16比特，而在PDSCH中的传输数据块定义为24比特，这里的基础比特可以由系统MAC层指示。在不同的通信系统里对基础CRC比特可能会定义为其他长度。这里的K’CRC是额外CRC比特，例如当Polar码采用SCL译码时，list的值越大，代表所选取的路径L越多，从L个候选路径中选出通过CRC校验通过的作为正确的译码结果。通常，长度较短的CRC比特的校验能力比长度较长的CRC的检错能力要低。因此，当List越大时，同等的CRC长度不能达到较好的检错性能。所以当List越大时，可以适当增加额外CRC比特的长度。例如，List＝8时，表示选出L＝8条候选路径，可以确定K’CRC＝log2(L)＝3。类似的，List＝16时，K’CRC＝4。实现时也可以根据其他规则确定额外CRC比特的长度，不用局限于于这里的计算方式。
图21是本申请实施例提供的又一种编码方法的流程示意图，该方法可以由图7、图11或图12所示的译码装置执行。该方法包括：
2101：获取信息比特、冻结比特和校验冻结比特的位置，该步骤可以由图7的获取单元701、图11的处理器1102或图12的信号处理器1202执行。
根据目标码长M、母码长度N、信息比特个数K获取信息比特、冻结比特和校验冻结比特的位置。例如，根据极化信道可靠度的排序，选取可高度最高的前K个比特作为信息比特，剩余的作为冻结比特，并从冻结比特中按照上面描述的方法确定校验比特的位置。这里K＝Kinfo+Kcrc。Kinfo是信息块的大小，Kcrc是CRC比特的个数(也可以说是CRC块的长度)。
2102：对信息块进行CRC编码。该步骤可以由图7的CRC编码单元701、图11的处理器1102或图12的信号处理器1202执行。
假设A＝Kinfo,B＝Kinfo+Kcrc，CRC编码的输入是序列a0，a1，a2，...，aA-1，CRC编码后生成的校验比特是
Figure BDA0001219788890000141
CRC的编码后输出序列是b0，b1，...，bB-1。CRC编码得到的序列满足公式(2)。
Figure BDA0001219788890000142
2103：设置信息比特、冻结比特和校验冻结比特的值，得到待编码序列c0，c1，c2，...，cC-1，C＝N(母码长度)。序列c0，c1，c2，...，cC-1的值由以下公式(3)表示，该步骤可以由图7的确定单元703、图11的处理器1102或图12的信号处理器1202执行。
Figure BDA0001219788890000143
2104：Arikan Polar编码，输出的编码序列为d0，d1，d2，...，dD-1，其中D＝N。Polar编码的计算过程可以由以下公式(4)表示。该步骤可以由图7的Polar编码单元704执行。
Figure BDA0001219788890000144
其中n＝log2N  公式(4)
可选的，该方法还可以包括步骤2105：对编码序列进行速率匹配，输出速率匹配后的编码序列e0，e1，...,eE-1，E＝M。若目标码长与母码长度不相同，则对2104得到的编码序列进行速率匹配，例如通过重复、缩短或者打孔的方法进行速率匹配。当母码长度N小于目标码长M时，可以将编码序列重复(M-N)个比特，得到目标码长M的编码序列。若母码长度N大于目标码长M，可以通过打孔或者缩短(N-M)个比特，得到目标码长M的编码序列，打孔或者缩短的的方案可以预先设置好。步骤2105可以由图7的编码装置中的速率匹配单元(图中未示出)、图11的处理器1102或图12的信号处理器1202执行。
若采用CRC编码采用的是额外CRC比特的方式，则在步骤2101之前，还包括步骤2100、获取额外CRC长度。根据实际编码的情况，确定额外CRC长度J’，Kcrc＝J+J’，J为固定CRC长度(基础CRC长度)。步骤2101可以由图7中的获取单元701、图11的处理器1102或图12的信号处理器1202执行。
本申请图6、图8及图21的实施例中的编码方法中，将CRC编码后的比特映射到信息比特时，可以有多种方式。相应的，对于图14的实施例中涉及到的译码方法中对译码结果的处理也不同。信息块与CRC比特映射到信息比特时可以进行一定交织，相对应地，译码时先对SCL的译码结果解交织，然后通过CRC校验进行路径挑选和检错。如图22所示，CRC编码后的比特包括信息块和CRC比特，信息块和CRC比特可以按照以下四种方式排序映射到信息比特的位置上。这里所说的CRC比特，包括前面(i)(ii)(iii)种CRC编码方面中涉及的单一CRC块，CRC片段、额外CRC比特、基础CRC比特。
(1)CRC比特位于信息块之后，如图22(1)所示。
(2)CRC比特位于信息块之前，如图22(2)所示。
(3)CRC比特位于信息块之间，如图22(3)所示。
(4)CRC比特分成多个片段，每个片段位于信息块之间、信息块之前或者信息块之后中的任意位置，如图22(4)所示。
如图11所示，本申请提供了另一种可以实施本申请的编码方法的编码装置1100。该编码装置1100包括：
存储器1101，用于存储程序；
处理器1102，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，执行图8所示的编码方法。例如，该方法包括：根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
由于编码方法在前面的方法实施例中已经介绍过，处理器只是用于根据程序执行该编码方法，因此涉及编码方法的具体描述，可以参见图8以及图8对应实施例相关部分，此处不再赘述。
有关校验冻结比特的确定方式、以及P各信息比特如何选择等内容可以参照前述的编码方法。存储器1101可以是物理上独立的单元，也可以与处理器1102集成在一起。
图11的编码装置还可以进一步包括发送器(图中未示出)，用于发送处理器1102对所述信息比特和校验冻结比特进行Polar编码后得到的编码块。
如图12所示，本申请提供了另一种可以实施本申请的编码方法的编码装置1200。该编码装置1200包括：
至少一个输入端(inPut)1201，用于接收信息块；
信号处理器1202，用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码；
至少一个输出端(outPut)1203，用于输出信号处理器1202得到的编码块。
有关校验冻结比特的确定方式、以及P个信息比特如何选择等内容可以参照前述的编码方法。
可选的，上述信号处理器1202可以是通过硬件实现的，例如，基带处理器，处理电路，编码器，或者编码电路。
由于编码方法在前面的方法实施例中已经介绍过，信号处理器1202只是用于执行该编码方法，因此涉及编码方法的具体描述，可以参见图8以及图8对应实施例相关部分，此处不再赘述。
图12的编码装置还可以进一步包括发送器(图中未示出)，用于发送输出端(outPut)1203输出的编码块。
本申请中的编码装置可以是任何具有无线通信功能的设备，例如接入点、站点、用户设备、基站等。
图13所示的译码装置1300可以用来执行本申请的译码方法。如图14所示，译码过程包括以下过程：
1401、获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特。
获取单元1301根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度。具体的，获取单元1301根据极化信道的可靠度排序，从中选择Kinfo+Kcrc个最可靠的作为信息比特，Kinfo是信息块的大小，Kcrc是CRC比特的个数。剩余的极化信道作为冻结比特。获取单元1301确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特。
1402、采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出L条候选路径，其中，各个路径的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数。关于校验冻结比特的位置、用于确定其值的信息比特以及校验方程的构造与编码端相同。
译码单元1302采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特。
在SCL译码过程中，将CRC比特作为信息比特译码，是未知比特，在译码过程中需要进行路径扩展。由于校验冻结比特的值是由其前面的信息比特和校验方程确定的，因此校验冻结比特的译码同原来的冻结比特一样，作为已知比特进行译码，在译码过程中不进行路径扩展，只是校验冻结比特的值的译码结果用前面已经译码的信息比特和校验方程确定。具体的译码过程参考图2(a)、2(b)和图3及其相应的描述。
1403、对所述L条候选路径进行CRC校验。
CRC校验单元1303从度量值最优的候选路径开始，依次对L条候选路径进行CRC校验。CRC校验单元1303可以对所有L条候选路径都分别进行CRC校验，得出校验通过或者校验失败的结果。也可以得到第一个CRC校验通过的候选路径后，不再校验剩余的候选路径。
1404、将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
输出单元1304选择CRC校验通过的第一个候选路径作为译码结果，其中的信息比特对应的信息块作为本次译码的输出。
图15是SCL译码算法List＝2的示例,在译码过程中保留2个候选路径。通常前面的几个比特是冻结比特，设置为固定的值，如0。因此实际上从第一个信息比特开始译码。图15中，PM值的计算采用公式(1)计算，通过在每次扩展的时候保留PM值最小的路径，后得到如箭头所示的两条候选路径L1和L2。路径L1最终的PM值为0.3，另一条路径L2的PM值最终为0.2。从PM最小(度量值最优)的路径L2先进行CRC校验，若校验通过则选择L2作为译码输出。若L2路径校验不通过，继续校验L1路径，若校验通过，选择L1作为译码输出。若L1和L2均校验未通过，可以选择PM较小的(度量值最优)的L2路径作为译码结果输出。若L1和L2均校验未通过，也可以确认为本次译码失败。
图15中，图中标示的第i个比特是校验冻结比特，两个箭头1501表示该校验冻结比特的值是由第i-3个比特(信息比特)确定。可以看到在译码第i个比特的时候，不需要进行路径扩展，第i个比特的值由该路径中第i-3个比特的值确定，因此路径L1中的校验冻结比特的值是0，L2中的校验冻结比特的值是1。图15和图3的区别在于，第i个比特在图3中对应的是冻结比特，而在图15中对应的是校验冻结比特。图15中，PM值在译码到校验冻结比特的时候，PM值与图3相比发生了变化。具体的，图15中假设L1和L2路径的校验冻结比特的LLR(i)小于0，假设LLR(i)小于0对应的值是1，L1路径中的i比特的译码结果0与LLR(i)的结果不一致，根据公式(1)PM值加|LLR(i)|，假设为0.3。L2路径中，i比特的译码结果1与LLR(i)对应的值一致，根据公式(1)，PM(i)＝PM(i-1)＝0.2。由于校验冻结比特的引入，如果L1前面的译码有误，那么该冻结比特i参考了前面的信息比特i-1的结果也是有误的，这样就会导致i比特的译码结果与LLR(i)对应的值不一致的概率增加，PM(i)就会加上惩罚值|LLR(i)|，导致该路径的PM值加大，在译码过程中该错误路径被删除的概率也加大，因为本例中PM值越小，才是越优的。
图16是本申请的方案与传统的CA-Polar在AWGN信道下的性能对比。在传统的CA-Polar中，除了信息比特外，其余的极化信道均为冻结比特，设置为全0。图16中，本申请的方案则是采用所有冻结比特均为校验冻结比特，且通过选择与校验冻结比特序号模5的值相同的序号的信息比特参与确定校验冻结比特的值。从图16中可以看出，本申请的技术方案相对传统的CA-Polar有0.2dB到0.3dB之间的性能增益。码率越低，增益越大，这是因为在低码率时，可用作校验冻结比特的极化信道更多，SCL译码过程中正确路径保留下来的概率更高。
如图17所示的译码装置1700也可以用于执行译码方法，该译码装置1700包括：
存储器1701，用于存储程序；
处理器1702，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，执行图14所示的译码方法。该方法包括：获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特，其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验，将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
若L条候选路径的CRC校验均未通过，可以选择度量值最优的路径作为译码输出，也可以确认为译码失败。
有关校验冻结比特的确定方式、以及P各信息比特如何选择等内容可以参照前述的编码方法和译码方法的实施例。存储器1701可以是物理上独立的单元，也可以与处理器1702集成在一起。
图17的译码装置还可以进一步包括接收器(图中未示出)，用于接收编码装置发送的编码块，对于译码装置来说，即待译码的比特或待译码的比特序列。
如图18所示，本申请提供了另一种可以实施本申请的编码方法的译码装置1800。该译码装置1800包括：
至少一个输入端(input)1801，用于接收待译码比特信息；
信号处理器1802，用于获取待译码比特中信息比特和冻结比特的位置，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特；采用串行抵消列表SCL译码算法按顺序对所述待译码比特进行译码，输出度量值最优的L条候选路径，每条候选路径的译码结果包括信息块和循环冗余校验CRC比特，其中，各个路径中的所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特译码得到的值确定，P为大于等于1的整数；从度量值最优的候选路径开始，对所述L条候选路径进行CRC校验；
至少一个输出端(output)1803，用于将CRC校验通过的第一个候选路径中的信息块作为译码输出。
有关校验冻结比特的确定方式、以及P个信息比特如何选择等内容可以参照前述的编码方法和译码方法的实施例。
可选的，上述信号处理器1802可以是通过硬件实现的，例如，基带处理器，处理电路，解码器，或者解码电路。
图18的译码装置还可以进一步包括接收器(图中未示出)，用于接收编码装置发送的编码块，对于译码装置来说，即待译码的比特或待译码的比特序列。
本申请实施例的译码装置可以是任何具有无线通信功能的设备，例如接入点、站点、用户设备、基站等。
本申请实施例所说的串行抵消列表SCL译码算法，包括其他按顺序译码、提供多条候选路径的类似SCL的译码算法或者对SCL译码算法的改进算法。
本申请实施例所说的编码装置或译码装置，在实际使用中可能是分别独立的设备；也可能是集成在一起的设备，用于待发送信息进行编码后发送，或者对接收到的信息进行译码。
本申请实施例描述的各示例的单元及方法过程，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。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。方法中的一些步骤可以忽略，或不执行。此外，各个单元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实现，这些接口可以是电性、机械或其它的形式。
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，既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上。另外，在本申请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存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
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发明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，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。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(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、U盘、ROM、RAM等)、光介质(例如，CD、DVD等)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

Claims (28)

1.一种Polar编码方法，其特征在于，包括：
根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度；
对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特；
确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；
对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P个信息比特的序号与所述校验冻结比特的序号模Q的值相同，Q为大于等于1的整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Q为质数或奇数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Q为3、5、7或9。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述符合预设条件的P个信息比特是从所述该校验冻结比特之前的所有信息比特中随机确定的信息比特。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于每一个校验冻结比特，对该校验冻结比特前面的每一个信息比特采用随机种子产生一个随机数，如果该随机数小于预设的门限T，则该信息比特参与确定该校验冻结比特的值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述随机种子产生0到1之间均匀分布的随机数，T为大于0小于1的值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P个信息比特包括：序号与所述校验冻结比特的序号模Q1、模Q2、…、或模Qh的值相同的信息比特，h为大于等于2的整数，Q1、Q2、…、Qh分别为大于等于1且互不相同的整数；或
所述P个信息比特中的每个信息比特的序号与所述校验冻结比特的差不等于2的整数次幂。。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，P＝1。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述1个信息比特为距所述校验冻结比特最近的、且所述校验冻结比特的序号与所述1个信息比特的序号的差不等于2的整数次幂。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的方法，其特征在于，所述编码矩阵中对应P个信息比特中任一信息比特的行向量与编码矩阵中对应所述校验冻结比特的行向量相加得到的向量中1的个数大于编码矩阵中对应所述任一信息比特的行向量的1的个数。
12.根据权利要求1-11任意一项所述的方法，其特征在于，对信息块进行CRC编码包括以下中的任意一种：
对信息块进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度；或
将所述信息块分成多个片段，分别对所述信息块的每个片段进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，KCRC为预先设置的固定CRC长度或者为固定CRC长度加上额外CRC长度后的长度；或
对所述信息块进行整体CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和(KCRC+K’CRC)个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外的CRC长度；或
对信息块进行第一级CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述第一级CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，将第一级CRC编码后的比特作为一个整体块，进行第二级CRC编码，得到第二级CRC编码后的比特，所述第二级CRC编码后的比特包括信息块、KCRC个第一级CRC比特和K’CRC个第二级CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外CRC长度；
其中，KCRC、KCRC、K’CRC为大于0的整数。
13.根据权利要求1-12任意一项所述的方法，其特征在于，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特后，CRC比特与信息块的位置包括以下中的任意一种：
CRC比特排在信息块之后；或
CRC比特排在信息块之前；或
CRC比特排在信息块之间；或
CRC比特分成多个片段，每个片段位于信息块之间、信息块之前或者信息块之后中的任意位置。
14.一种编码装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度；
CRC编码单元，用于对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特；
确定单元，用于确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；
Polar编码单元，用于对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述P个信息比特的序号是与所述校验冻结比特的序号模Q的值相同，Q为大于等于1的整数。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述Q为质数或奇数。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述Q为3、5、7或9。
18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述符合预设条件的P个信息比特是从所述该校验冻结比特之前的所有信息比特中随机确定的信息比特。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，对于每一个校验冻结比特，对该校验冻结比特前面的每一个信息比特采用随机种子产生一个随机数，如果该随机数小于预设的门限T，则该信息比特参与确定该校验冻结比特的值。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述随机种子产生0到1之间均匀分布的随机数，T为大于0小于1的值。
21.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述P个信息比特包括：序号与所述校验冻结比特的序号模Q1、模Q2、…、或模Qh的值相同的信息比特，h为大于等于2的整数，Q1、Q2、…、Qh分别为大于等于1且互不相同的整数；或
所述P个信息比特中的每个信息比特的序号与所述校验冻结比特的差不等于2的整数次幂。
22.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，其特征在于，P＝1。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，其特征在于，所述1个信息比特为距所述校验冻结比特最近的、且所述校验冻结比特的序号与所述1个信息比特的序号的之差不等于2的整数次幂。
24.根据权利要求14-23任意一项所述的装置，其特征在于，所述编码矩阵中对应P个信息比特中任一信息比特的行向量与编码矩阵中对应所述校验冻结比特的行向量相加得到的向量中1的个数大于编码矩阵中对应所述任一信息比特的行向量的1的个数。
25.根据权利要求14-24任意一项所述的装置，其特征在于，对信息块进行CRC编码包括以下中的任意一种：
对信息块进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度；或
将所述信息块分成多个片段，分别对所述信息块的每个片段进行CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，KCRC为预先设置的固定CRC长度或者为固定CRC长度加上额外CRC长度后的长度；或
对所述信息块进行整体CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述CRC编码后的比特包括信息块和(KCRC+K’CRC)个CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外的CRC长度；或
对信息块进行第一级CRC编码，得到CRC编码后的比特，所述第一级CRC编码后的比特包括信息块和KCRC个CRC比特，将第一级CRC编码后的比特作为一个整体块，进行第二级CRC编码，得到第二级CRC编码后的比特，所述第二级CRC编码后的比特包括信息块、KCRC个第一级CRC比特和K’CRC个第二级CRC比特，其中，KCRC为预先设置的固定CRC长度，K’CRC为额外CRC长度；
其中，KCRC、KCRC、K’CRC为大于0的整数。
26.根据权利要求14-25任意一项所述的装置，其特征在于，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特后，CRC比特与信息块的位置包括以下中的任意一种：
CRC比特排在信息块之后；或
CRC比特排在信息块之前；或
CRC比特排在信息块之间；或
CRC比特分成多个片段，每个片段位于信息块之间、信息块之前或者信息块之后中的任意位置。
27.一种编码装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
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，所述处理器用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码。
28.一种编码装置包括：
至少一个输入端，用于接收信息块；
信号处理器，用于根据极化信道的可靠度排序获取信息比特和冻结比特的位置，所述信息比特对应的极化信道的可靠度高于所述冻结比特对应的极化信道的可靠度，对信息块进行循环冗余校验CRC编码，将CRC编码后的比特映射到所述信息比特，确定所述冻结比特中的至少一个比特作为校验冻结比特，所述校验冻结比特的值由所述校验冻结比特之前的信息比特中符合预设条件的P个信息比特的值确定，P为大于等于1的整数；对所述信息比特、所述校验冻结比特和所述校验冻结比特以外的其他冻结比特进行Polar编码；
至少一个输出端，用于输出信号处理器得到的编码块。
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