CN108604903B - 使用删余来生成具有可变块长度的极性码 - Google Patents

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Abstract

可以使用删余来生成具有可变块长度的极性码。一些删余方案将被删余比特视为未知比特，并且将用于这些比特的对数似然比(LLR)设置为零；而其它删余方案将被删余比特视为已知比特，并且将用于这些比特的LLR设置为无穷大。已经观察到这些删余方案中的每一种删余方案在不同的环境下提供优势，特别是对应于不同的编码速率或者不同的信噪比(SNR)。根据本公开内容的方面，对这两种删余方案进行比较，并且使用导致更佳性能的删余方案进行传输。

Description

使用删余来生成具有可变块长度的极性码
优先权要求
本专利申请要求享受2016年1月25日提交的、标题为“Generation of PolarCodes with a Variable Block Length Utilizing Puncturing”的PCT申请No.PCT/CN2016/071959的优先权，该申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
概括地说，下面讨论的技术涉及信息通信系统，具体地说，下面讨论的技术涉及在通信系统中使用极性码的信道编码。
背景技术
通常使用块编码或者纠错码来在噪声信道上提供数字消息的可靠传输。在典型的块编码中，将信息消息或者序列分割成一些块，随后发送设备处的编码器在数学上向信息消息添加冗余。在经过编码的信息消息中利用这种冗余是实现消息可靠性的关键，这使得能够校正由于噪声而可能发生的任何比特错误。也就是说，接收设备处的解码器可以充分利用这种冗余来可靠地恢复信息消息，即使部分地由于信道中添加的噪声而可能发生比特错误。
这种纠错块编码的很多示例是本领域普通技术人员已知的，其包括汉明码、Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)码、turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC)码等等。很多现有的无线通信网络使用这些块编码，比如，3GPP LTE网络使用turbo码；IEEE 802.11n Wi-Fi网络使用LDPC码。但是，对于未来的网络，一种新型的块编码(其称为极性码)提供了可靠和高效的信息传输的潜在机会，其相对于turbo码和LDPC码具有提高的性能。
虽然对极性码的实现的持续研究快速地提升了其能力和潜力，但仍期望进一步增强，特别是对于LTE之外的未来无线通信网络的潜在部署而言。
发明内容
为了对本公开内容的一个或多个方面有一个基本的理解，下面给出了这些方面的简单概括。该概括部分不是对本公开内容的所有预期特征的详尽概述，也不是旨在标识本公开内容的所有方面的关键或重要元素，或者描述本公开内容的任意或全部方面的范围。其唯一目的是用简单的形式呈现本公开内容的一个或多个方面的一些概念，以此作为后面的详细说明的前奏。
本公开内容的各个方面提供了使用删余来生成具有可变块长度的极性码字。一些删余方案将被删余比特视为未知比特，并且将用于这些比特的对数似然比(LLR)设置为零；而其它删余方案将被删余比特视为已知比特，并且将用于这些比特的LLR设置为无穷大。已经观察到这些删余方案中的每一种在不同的环境下相对于其它方案提供优势，特别是对应于不同的编码速率或者不同的信噪比(SNR)。根据本公开内容的方面，对这两种删余方案进行比较，并且使用导致更佳性能的删余方案来对极性码字进行删余。
在一个方面，本公开内容提供了一种用于极性编码的方法。该方法包括：生成包括多个被删余比特位置的删余模式，以对极性码字中的相应经过编码的比特位置进行删余。该方法还包括：通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置视为未知比特，计算针对未知比特删余方案的第一对数似然比(LLR)和；通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置视为已知比特，计算针对已知比特删余方案的第二LLR和；根据所述第一LLR和与所述第二LLR和之间的较大LLR和，在所述未知比特删余方案和所述已知比特删余方案之间进行选择；对信息块进行极性编码以产生所述极性码字；并且使用所述删余模式并基于所选定的删余方案，对所述极性码字进行删余以产生具有除2的幂之外的码字长度的经过删余的码字。
本公开内容的另一个方面提供了一种用于极性解码的方法。该方法包括：接收极性码字；确定所述极性码字中的被删余比特被认为是已知比特还是未知比特；如果所述被删余比特被认为是未知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为零，或者如果被删余比特被认为是已知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为无穷大；以及执行所接收的极性码字的解码。
本公开内容的另一个方面提供了一种被配置用于极性编码的装置。该装置包括处理器、通信耦合到所述处理器的存储器、以及通信耦合到所述处理器的收发机。所述处理器被配置为：生成包括多个被删余比特位置的删余模式，以对极性码字中的相应经过编码的比特位置进行删余。此外，所述处理器还被配置为：通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置视为包括未知比特，计算未知比特删余方案的第一对数似然比(LLR)和；通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置视为已知比特，计算已知比特删余方案的第二LLR和；根据所述第一LLR和与所述第二LLR和之间的较大LLR和，在所述未知比特删余方案和所述已知比特删余方案之间进行选择；对信息块进行极性编码以产生所述极性码字；并且使用所述删余模式并基于所选定的删余方案，对所述极性码字进行删余以产生具有除2的幂之外的码字长度的经删余的码字。
本公开内容的另一个方面提供了一种被配置用于极性解码的装置。该装置包括处理器、通信耦合到所述处理器的存储器、以及通信耦合到所述处理器的收发机。所述处理器被配置为：接收极性码字；确定所述极性码字中的被删余比特被认为是已知比特还是未知比特；如果所述被删余比特被认为是未知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为零，或者如果被删余比特被认为是已知比特，则将被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为无穷大；以及执行所接收的极性码字的解码。
本公开内容的另外方面的示例如下所述。在本公开内容的一些方面，该方法还包括：对所述删余模式执行比特反转置换以产生最终删余模式，该最终删余模式包括与所述被删余比特位置不同的最终被删余比特位置。在本公开内容的一些方面，所述最终删余模式是均匀的删余模式。
在本公开内容的一些方面，通过以下操作来计算所述第一LLR和：将与所述被删余比特位置中的一个相对应的每个经过编码的比特位置的相应未知比特LLR设置为零；以及确定针对所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第一经过编码的比特LLR。在本公开内容的一些方面，所述信息块包括多个原始比特位置，并且通过执行密度演化或高斯近似，根据各个第一经过编码的比特LLR和各个未知比特LLR，计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第一LLR，来计算所述第一LLR和；以及基于所述第一LLR来计算所述第一LLR和。
在本公开内容的一些方面，所述经过编码的比特位置中的每一个经过编码的比特位置对应于子信道，并且所述极性码字具有原始码字长度为N。在本公开内容的一些方面，用于极性编码的方法还包括：基于所述第一LLR，对所述子信道进行排序；根据所述第一LLR来选择K个最佳子信道；将所述信息块中的与所述K个最佳子信道相对应的原始比特设置为信息比特；并且将所述信息块中的与N-K个子信道相对应的原始比特设置为冻结比特。
在本公开内容的一些方面，通过以下操作来计算所述第二LLR和：将与所述被删余比特位置中的一个被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的相应已知比特LLR设置为无穷大；并且确定用于所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第二经过编码的比特LLR。在本公开内容的一些方面，通过以下操作来计算所述第二LLR和：通过执行密度演化或高斯近似，根据各个第二经过编码的比特LLR和各个已知比特LLR，来计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第二LLR；以及基于所述第二LLR来计算所述第二LLR和。
在本公开内容的一些方面，所述经过编码的比特位置中的每一个经过编码的比特位置对应于子信道，所述极性码字具有原始码字长度为N，并且所述经过删余的码字具有所述码字长度为M。在本公开内容的一些方面，用于极性编码的方法还包括：基于所述第二LLR，对所述子信道进行排序；选择K个最佳子信道，根据所述第二LLR，排除与所述被删余比特位置相对应的所述子信道；将所述信息块中的与所述K个最佳子信道相对应的原始比特设置为信息比特；将所述信息块中的与对应于所述被删余比特位置的所述子信道相对应的原始比特设置为冻结比特；以及将所述信息块中的与剩余数量的子信道相对应的原始比特设置为冻结比特，其中，子信道的所述剩余数量等于N-K和N-M个子信道之间的差值。
在本公开内容的一些方面，极性编码的方法还包括：发送所选择的删余方案的显式指示；并且发送所述经删余的极性码字。在本公开内容的一些方面，在所述信息块的极性编码期间，执行对所述极性码字的删余。
在本公开内容的一些方面，生成所述被删余比特位置在所述删余模式的末尾的删余模式。在本公开内容的一些方面，所述极性码字包括原始码字长度为N，并且所述经过删余的码字包括所述码字长度为M。在本公开内容的一些方面，用于极性编码的方法还包括：将所述信息块的最后N-M个原始比特设置为零。
在本公开内容的一些方面，用于解码的方法还包括：通过接收从未知比特删余方案和已知比特删余方案中选择的被使用的删余方案的显式指示，来确定被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。在本公开内容的一些方面，用于极性解码的方法还包括通过以下操作，来确定所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特：接收与所述极性码字的信道编码相对应的一个或多个参数；以及根据所述一个或多个参数，导出所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。在一些示例中，所述一个或多个参数包括编码速率，如果与编码速率门限相比，所述编码速率更大，则认为所述被删余比特是已知比特，并且如果所述编码速率不大于所述编码速率门限，则认为所述被删余比特是未知比特。在一些示例中，所述编码速率门限是1/2。
在阅读了下面的具体实施方式之后，将变得更加全面理解本发明的这些和其它方面。在结合附图阅读了下面的本发明的特定、示例性实施例的描述之后，本发明的其它方面、特征和实施例对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。虽然相对于下面的某些实施例和附图讨论了本发明的特征，但本发明的所有实施例可以包括本文所讨论的优势特征中的一个或多个。换言之，虽然可以将一个或多个实施例讨论成具有某些优势特征，但根据本文所讨论的本发明的各个实施例，也可以使用这些特征中的一个或多个。用类似的方式，虽然下面将示例性实施例讨论成设备、系统或者方法实施例，但应当理解的是，这些示例性实施例可以用各种各样的设备、系统和方法来实现。
附图说明
图1是示出接入网络的示例的图。
图2是使用块编码的无线通信的示意性视图。
图3是根据一些实施例，示出用于使用处理系统的无线通信设备的硬件实现的示例的方块图。
图4是根据一些实施例，示出极性编码和删余的示例的图。
图5是根据一些实施例，示出删余的示例的图。
图6是根据一些实施例，示出用于极性编码的示例性处理的流程图。
图7是根据一些实施例，示出用于针对未知比特删余方案来计算第一LLR和的示例性处理的流程图。
图8是根据一些实施例，示出用于当使用未知比特删余方案时，确定信息块中的信息比特和冻结比特的位置的示例性处理的流程图。
图9是根据一些实施例，示出用于针对已知比特删余方案来计算第一LLR和的示例性处理的流程图。
图10是根据一些实施例，示出用于当使用已知比特删余方案时，确定信息块中的信息比特和冻结比特的位置的示例性处理的流程图。
图11是根据一些实施例，示出确定信息块中的信息比特和冻结比特的位置的示例的示意图。
图12是根据一些实施例，示出用于极性解码的示例性处理的流程图。
图13是根据一些实施例，示出用于设置所接收的极性码字的被删余比特的初始LLR的示例性处理的流程图。
具体实施方式
下面结合附图描述的具体实施方式，仅仅是对各种配置的描述，而不是旨在表示仅在这些配置中才可以实现本文所描述的概念。为了对各种概念有一个透彻理解，具体实施方式包括特定的细节。但是，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在不使用这些特定细节的情况下实现这些概念。在一些实例中，为了避免对这些概念造成模糊，公知的结构和组件以方块图形式给出。
贯穿本公开内容所给出的各种概念，可以在多种多样的电信系统、网络架构和通信标准中实现。现参见图1，举例而言而非做出限制，提供了接入网络100的简化的示意性视图。接入网络100可以是下一代(例如，第五代(5G))接入网络或者传统(3G或4G)接入网络。此外，接入网络100中的一个或多个节点可以是下一代节点或者传统节点。
可以将接入网络100所覆盖的地理区域划分成多个蜂窝区域(小区)(其包括宏小区102、104和106和小型小区108)，其每一个可以包括一个或多个扇区。可以地理地规定小区(例如，根据覆盖区域)和/或可以根据频率、扰码等等来规定小区。在划分成一些扇区的小区中，小区中的多个扇区可以通过天线组来形成，每一个天线负责与该小区的一部分中的移动设备进行通信。
通常，无线收发机装置服务各个小区。无线收发机装置通常在很多无线通信系统中称为基站(BS)，但本领域普通技术人员还可以将其称为基站收发机(BTS)、无线基站、无线收发机、收发机功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、接入点(AP)、节点B、演进节点B(eNodeB)、或者某种其它适当的术语。
在图1中，在小区102和104中示出了两个高功率基站110和112，将第三高功率基站114示出为控制小区106中的远程无线头端(RRH)116。在该示例中，小区102、104和106可以称为宏小区，这是由于高功率基站110、112和114支持具有较大大小的小区。此外，在小型小区108(例如，微小区、微微小区、毫微微小区、家庭基站、家庭节点B、家庭演进型节点B等等)中示出了低功率基站118，其中小型小区108可以与一个或多个宏小区重叠。在该示例中，小区108可以称为小型小区，这是由于低功率基站118支持具有相对较小大小的小区。可以根据系统设计方案以及组件约束，来进行小区大小设置。应当理解的是，接入网络100可以包括任意数量的无线基站和小区。基站110、112、114、118为任意数量的移动装置提供针对核心网的无线接入点。
图1还包括四轴飞行器或无人机120，它们可以配置为用作基站。也就是说，在一些示例中，小区可以不需要是静止的，并且小区的地理区域可以根据移动基站(例如，四轴飞行器120)的位置而发生移动。
在一些示例中，基站可以通过各种类型的回程接口(例如，直接物理连接)、虚拟网络、或者使用任何适当的传输网络等等，彼此之间进行互连和/或互连到接入网络100中的一个或多个其它基站或网络节点(没有示出)。
将接入网络100示出为支持用于多个移动装置的无线通信。在第三代合作伙伴计划(3GPP)所颁布的标准和规范中，移动装置通常称为用户设备(UE)，但本领域技术人员还可以将其称为移动站(MS)、用户站、移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端(AT)、移动终端、无线终端、远程终端、手持装置、终端、用户代理、移动客户端、客户端或者某种其它适当的术语。
在本文档中，“移动”装置不需要必须具有移动的能力，其可以是静止的。移动装置的一些非限制性示例包括移动台、蜂窝(小区)电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、个人计算机(PC)、笔记本、上网本、智能本、平板设备和个人数字助理(PDA)。另外，移动装置可以另外是“物联网”(IoT)设备，例如，汽车或其它运输车辆、卫星无线设备、全球定位系统(GPS)设备、物流控制器、无人机、多轴直升机、四轴飞行器、智能能量或安全设备、市政照明、水或其它基础设施；工业自动化和企业设备；消费和可穿戴设备，比如眼镜、可穿戴照相机、智能手表、健康或健身跟踪器、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、照相机、游戏控制台等等；数字家庭或智能家庭设备，比如家庭音频、视频和多媒体设备、家电、传感器、自动售货机、智能照明、家庭安全系统、智能电表等等。
在接入网络100中，这些小区可以包括与各个小区的一个或多个扇区进行通信的UE。例如，UE 122和124可以与基站110进行通信；UE 126和128可以与基站112进行通信；UE130和132可以通过RRH 116的方式与基站114进行通信；UE 134可以与低功率基站118进行通信；并且UE 136可以与移动基站120进行通信。这里，每一个基站110、112、114、118和120可以被配置为向相应小区中的所有UE提供针对核心网(没有示出)的接入点。
在另一示例中，四轴飞行器120可以被配置为用作UE。例如，四轴飞行器120可以通过与基站110进行通信，在小区102中进行操作。
接入网络100中的空中接口可以使用一种或多种复用和多址接入算法，来实现各个设备的同时通信。例如，可以使用时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)或者其它适当的多址方案，来提供从UE 122和UE 124到基站110的用于上行链路(UL)或反向链路传输的多址接入。此外，可以使用时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、频分复用(FDM)、正交频分复用(OFDM)或者其它适当的复用方案，来提供从基站110到UE 122和UE 124的对下行链路(DL)或前向链路传输的复用。
在接入网络100中，在与调度实体的呼叫期间，或者在任何其它时间，UE可以监测来自其服务小区的信号的各种参数、以及相邻小区的各种参数。此外，根据这些参数的质量，UE可以维持与相邻小区中的一个或多个的通信。在该时间期间，如果UE从一个小区移动到另一个小区，或者如果来自相邻小区的信号质量超过来自服务小区的信号质量达到给定的时间量，则UE可以经历从服务小区到该相邻(目标)小区的切换或者移交。例如，UE 124可以从与其服务小区102相对应的地理区域移动到与相邻小区106相对应的地理区域。当来自相邻小区106的信号强度或质量超过其服务小区102的信号强度或质量达到给定的时间量时，UE 124可以向其服务基站110发送指示该状况的报告消息。作为响应，UE 124可以接收切换命令，UE可以执行到小区106的切换。
在一些示例中，可以对针对空中接口的访问进行调度，其中，调度实体(例如，基站)为其服务区域或小区之内的一些或所有设备和装备之间的通信分配资源。在本公开内容中，如下面所进一步讨论的，调度实体可以负责调度、分配、重新配置和释放用于一个或多个从属实体的资源。也就是说，对于被调度的通信而言，从属实体使用调度实体所分配的资源。
基站并不仅仅是可以充当调度实体的唯一实体。也就是说，在一些示例中，UE可以充当为调度实体，调度用于一个或多个从属实体(例如，一个或多个其它UE)的资源。例如，将UE 138示出为与UE 140和UE 142进行通信。在该示例中，UE 138充当为调度实体，并且UE140和UE 142使用UE 138调度的资源进行无线通信。UE可以充当为对等(P2P)网络和/或网格网络中的调度实体。在网格网络示例中，除了与调度实体138进行通信之外，UE 140和UE142还可以可选地彼此之间进行直接通信。
图2是示出第一无线通信设备202和第二无线通信设备204之间的无线通信的示意性视图。每个无线通信设备202和204都可以是用户设备(UE)、基站、或者用于无线通信的任何其它适当装置或单元。在所示出的示例中，第一无线通信设备202中的源222通过通信信道206(例如，无线信道)向第二无线通信设备204中的宿244发送数字消息。该方案必须解决的一个问题是提供数字消息的可靠传输，其必须考虑影响通信信道206的噪声。
通常使用块编码或纠错码在这种噪声信道上提供数字消息的可靠传输。在典型的块编码中，将信息消息或序列分割成一些块，每个块具有K比特的长度。随后，第一(发送)无线通信设备202处的编码器224在数学上向信息消息添加冗余，其导致码字具有N的长度，其中N>K。这里，编码速率R是消息长度和块长度之间的比率：即，R＝K/N。在经过编码的信息消息中利用这种冗余是实现消息可靠性的关键，这使得能够校正由于噪声而可能发生的任何比特错误。也就是说，第二(接收方)无线通信设备204处的解码器242可以充分利用这种冗余来可靠地恢复信息消息，即使部分地由于信道中添加的噪声而可能发生比特错误。
这种纠错块编码的很多示例是本领域普通技术人员已知的，其包括汉明码、Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)码、turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC)码等等。很多现有的无线通信网络使用这些块编码，比如，3GPP LTE网络使用turbo码；IEEE 802.11n Wi-Fi网络使用LDPC码。但是，对于未来的网络，一种新型的块编码(其称为极性码)提供了可靠和高效的信息传输的潜在机会，其相对于turbo码和LDPC码具有提高的性能。
极性码是Erdal Arikan在2007年发明的线性块纠错码，其是本领域普通技术人员当前公知的。一般而言，使用规定极性码的递归算法来生成信道极化。极性码是实现对称二进制输入离散无记忆信道的信道容量的第一显式码。也就是说，极性码实现了信道容量(香农极限)或者在存在噪声的情况下，能够在给定带宽的离散无记忆信道上发送的无差错信息量的理论上限。
可以将极性码视为是块编码(N,K)。虽然编码器124能够灵活地选择经过编码的比特数量N，在极性码的情况下，码字长度N必须是2的幂(例如，256、512、1024等等)，这是因为极化矩阵的原始构造是基于
Figure BDA0001739335570000111
的Kronecker乘积。但是，在给定的通信系统中，通常不可能保证资源总能负担得起利用这组有限的码字长度。为了在实际系统中支持可变大小的资源，极性码的块大小必须对于资源大小是灵活的。
删余广泛地用于获得长度兼容的极性码，其具有码长度不是2的幂的码字。例如，为了获得1000比特的码字长度，可以从210＝1024比特码字中删余24比特。根据本公开内容的各个方面，可以利用删余来获得任意长度的码字(例如，不一定是2的幂的长度)。
当执行码字删余时，选择要删余的比特(删余模式)是一个重要的问题，其可能影响算法的效率。即使有可能，也由于需要大量的计算复杂性，不期望对所有删余模式进行穷举搜索来找到最佳删余模式。
在本领域中已知采用随机删余模式以及其它各种删余模式。在已知的删余模式中，均匀的删余模式提供了良好的性能。Kai Niu等人，BEYOND TURBO CODES：RATE-COMPATIBLE PUNCTURED POLAR CODES，2013IEEE International Conference onCommunications中描述了均匀删余模式的一个示例。该算法的细节是本领域普通技术人员公知的，故在本公开内容没有详细地描述。
删余算法或删余方案的另一个方面是解码器如何处理被删余比特。在码字删余的一些示例中，可以将被删余比特视作为未知比特。也就是说，解码器可以将被删余比特的对数似然比(LLR)设置为零，其指示被删余比特是未知的。LLR表示对比特进行正确解码的概率，其通常在从0到1的范围内，随着LLR接近1，该概率增加。在下面的文献中，描述了将被删余比特视作为未知比特的删余方案的一个示例：Dong-Min Shin等人，DESIGN OF LENGTH-COMPATIBLE POLAR CODES BASED ON THE REDUCTION OF POLARIZING MATRICES，IEEETransactions on Communications，Vol.61、No.7，2013年7月。该算法的细节是本领域普通技术人员公知的，故在本公开内容没有详细地描述。
在码字删余的其它示例中，可以将被删余比特视作为已知比特。也就是说，解码器可以将被删余比特的LLR设置得非常高(例如，无穷大)，其指示被删余比特具有零的已知值。在下面的文献中，介绍了使用认为被删余比特是已知比特的删余方案来构造极性码：Runxin Wang和Rongke Liu，A NOVEL PUNCTURING SCHEME FOR POLAR CODES，IEEECommunications Letters，Vol.18、No.12，2014年12月。该算法的细节是本领域普通技术人员公知的，故在本公开内容没有详细地描述。
根据本公开内容的方面，可以观察到，与使用较低编码速率时(例如，当编码速率R小于1/2时)的已知比特删余相比，当认为被删余比特是未知比特时，删余方案通常提供更佳的性能。另一方面，与使用较高编码速率时(例如，当编码速率R大于1/2时)的未知比特删余相比，将被删余比特视为已知比特通常提供更佳的性能。此外，编码器的性能还可以取决于其它因素或参数(例如，在通信信道上经历的信噪比(SNR))。
根据本公开内容的一方面，编码器可以在这种已知比特删余和未知比特删余之间进行选择，以便在任何条件下实现最佳性能，而独立于所经历的编码速率或者SNR。
图3是示出用于使用处理系统314的无线通信设备300的硬件实现的示例的方块图。例如，无线通信设备300可以是用户设备(UE)、基站、或者用于无线通信的任何其它适当的装置或单元
根据本公开内容的各个方面，元素、或者元素的任意部分、或者元素的任何组合可以使用包括一个或多个处理器304的处理系统314来实现。处理器304的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门逻辑、分离硬件电路和配置为执行贯穿本公开内容描述的各种功能的其它适当硬件。也就是说，如无线通信设备300中所使用的处理器304，可以用于实现下面所描述并在图4-8中所示出的处理中的任何一个或多个。
在该示例中，处理系统314可以使用总线架构来实现，其中该总线架构通常用总线302来表示。根据处理系统314的具体应用和整体设计约束条件，总线302可以包括任意数量的相互连接总线和桥接。总线302将包括一个或多个处理器(通常用处理器304来表示)、存储器305和计算机可读介质(通常用计算机可读介质306来表示)的各种电路链接在一起。总线302还可以链接诸如时钟源、外围设备、电压调节器和电源管理电路之类的各种其它电路，其中这些部件是本领域公知的，因此没有进行任何进一步描述。总线接口308提供总线202与收发机310之间的接口。收发机310提供用于通过传输介质，与各种其它装置进行通信的单元。根据该装置的本质，还可以提供用户接口312(例如，键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)。
处理器304负责管理总线302和通用处理，其包括执行计算机可读介质306上存储的软件。当该软件由处理器304执行时，使得处理系统314执行下文针对任何特定装置所描述的各种功能。计算机可读介质306还可以用于存储当处理器304执行软件时所操作的数据。
处理系统中的一个或多个处理器304可以执行软件。软件应当被广义地解释为意味着指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例行程序、子例行程序、对象、可执行文件、执行的线程、过程、函数等等，无论其被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它术语。软件可以位于计算机可读介质306上。计算机可读介质306可以是非临时性计算机可读介质。举例而言，非临时性计算机可读介质包括磁存储器件(例如，硬盘、软盘、磁带)、光盘(例如，压缩光盘(CD)或数字通用光盘(DVD))、智能卡、闪存器件(例如，卡、棒或钥匙驱动器)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电子可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、移动硬盘以及用于存储能够由计算机进行存取和读取的软件和/或指令的任何其它适当介质。举例而言，计算机可读介质还可以包括载波波形、传输线、以及能够由计算机进行访问和读取的用于发送软件和/或指令的任何其它适当介质。计算机可读介质306可以位于处理系统314中、位于处理系统314之外、或者分布在包括处理系统314的多个实体之中。计算机可读介质306可以用计算机程序产品来体现。举例而言而非做出限制，计算机程序产品可以包括具有封装材料的计算机可读介质。本领域普通技术人员应当认识到，如何最佳地实现贯穿本公开内容所给出的描述的功能，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。
在本公开内容的一些方面，处理器304可以包括被配置为用于各种功能的电路。例如，处理器304可以包括极性编码器341，在一些示例中，极性编码器341可以与计算机可读存储介质306中存储的极性编码软件341进行协同操作。极性编码器341可以被配置为对信息块进行极性编码，以产生码字长度为N的极性码字。例如，可以将信息块表示成信息比特向量u＝(u1,u2,…,uN)。极性编码器341可以使用生成矩阵
Figure BDA0001739335570000141
对信息比特向量进行极性编码，以产生作为经过编码的比特向量c＝(c1,c2,…,cN)的极性码字，其中BN是用于连续消除(SC)解码的比特反转置换矩阵(在某些方式上类似于LTE网络中的turbo编码器所使用的交织器功能)，并且
Figure BDA0001739335570000142
是F的第n个Kronecker幂。可以将基矩阵F表示成
Figure BDA0001739335570000143
通过将基础2x2矩阵F提升第n个Kronecker幂来生成矩阵
Figure BDA0001739335570000144
该矩阵是下三角矩阵，其在于：主对象线上的所有项为零。例如，可以将
Figure BDA0001739335570000145
的矩阵表示成：
Figure BDA0001739335570000146
随后，极性编码器341可以将极性码字生成为：
Figure BDA0001739335570000147
因此，信息比特矢量u可以包括原始比特的数量(N)，生成矩阵可以对原始比特进行极性编码，以在极性码字c中产生相应数量(N)的经过编码的比特。在一些示例中，信息比特向量u可以包括信息比特的数量(其表示为K)和冻结比特的数量(其表示为
Figure BDA0001739335570000151
)。冻结比特是固定为0或1的比特。因此，冻结比特的值通常在发送设备和接收设备处可能都是已知的。极性编码器341可以基于编码速率R，来确定信息比特的数量和冻结比特的数量。例如，极性编码器341可以从一个或多个编码速率的集合中选择编码速率R，并且选择信息块中的K＝Nx R个比特来发送信息。随后，可以将信息块中的剩余(N-K)个比特固定为冻结比特
Figure BDA0001739335570000152
为了确定将哪些信息块比特设置成冻结比特，极性编码器341可以进一步分析能在其上可以发送极性码字的无线信道。例如，可以将用于发送极性码字的无线信道划分成子信道集合，使得通过子信道中的一个子信道来发送极性码字中的每个经过编码的比特。因此，每个子信道可以对应于极性码字中的特定经过编码的比特位置(例如，子信道1可以对应于包含经过编码的比特c1的经过编码的比特位置)。极性编码器341可以识别用于发送信息比特的K个最佳子信道，并且确定有助于(或者对应于)K个最佳子信道的信息块中的原始比特位置。例如，基于生成矩阵，信息块的原始比特中的一个或多个可以有助于极性码字的每个经过编码的比特。因此，基于生成矩阵，极性编码器341可以确定与K个最佳子信道相对应的信息块中的K个原始比特位置，指定信息比特的K个原始比特位置，并且指定信息块中的剩余原始比特位置为固定比特。
在一些示例中，极性编码器341可以通过执行密度演化或者高斯近似来确定K个最佳子信道。密度演化通常是本领域普通技术人员公知的，故这里不描述其细节。例如，在下面的文献中，描述了基于密度演化的极性码的构造：R.Mori和T.Tanaka，PERFORMANCE OFPOLAR CODES WITH THE CONSTRUCTION USING DENSITY EVOLUTION，IEEE Commun.Lett.,vol.13,no.7,pp.519-521，2009年7月。高斯近似是密度演化的较低复杂度版本，其通常也是本领域技术人员公知的。例如，在下面的文献中描述了基于高斯近似的极性码的构造：V.Miloslavskaya，SHORTENED POLAR CODES，IEEE Trans.on Information Theory，2015年6月。
极性编码器341可以执行密度演化或高斯近似，以针对原始比特位置中的每一个来计算每个的相应误比特概率(BEP)和/或对数似然比(LLR)。例如，根据子信道状况(例如，基于子信道的相应SNR)，知道经过编码的比特位置的LLR。因此，由于信息块的原始比特中的一个或多个可以对码字的每个经过编码的比特有贡献，所以可以通过执行密度演化或高斯近似，根据经过编码的比特位置的已知LLR来导出每个原始比特位置的LLR。基于经过计算的原始比特位置LLR，极性编码器341可以对子信道进行排序，并且选择K个最佳子信道(例如，“良好”子信道)来发送信息比特。随后，极性编码器341可以将与K个最佳子信道相对应的信息块的原始比特位置设置为包括信息比特，将与N-K个子信道(例如，“差”子信道)相对应的剩余原始比特位置设置为包括冷冻比特。
极性编码器341还可以被配置为对极性码字进行删余以产生经删余的码字。可以使用删余来获得任意长度的码字(例如，长度不一定是2的幂)。在一些示例中，可以使用删余模式来执行删余，其中该删余模式标识要删余的经过编码的比特。可以将删余模式表示为包括删余向量P＝(P1,P2,…,PN)，其在位置1-N处包括模式比特P。删余向量P的每个模式比特位置的值，确定经过编码的比特向量c中的相应经过编码的比特位置处的经过编码的比特是被删余还是保持。例如，如果删余模式中的模式比特位置处的值为零，则可以删余(移除)极性码字中的相对应经过编码的比特位置处的经过编码的比特，而如果该值为1，则可以保留该经过编码的比特位置处的经过编码的比特。
在本公开内容的各个方面，可以使用均匀或准均匀的删余模式。但是，本领域技术人员应当认识到，可以在本公开内容的范围内利用非均匀(例如，随机)删余。在一些示例中，极性编码器341可以根据包括一个或多个初始经过删余的比特位置的初始删余模式，生成均匀或准均匀的删余模式。初始删余模式的示例是其中除了最后的N-M个元素(它们值为0)之外的所有元素具有值1。这里，N是码字长度，并且N-M是在删余后的期望的块长度。作为应用于信息块的比特反转置换BN的结果，为了保持删余模式与所得到的极性码字之间的对应关系，还可以对初始删余模式执行比特反转置换以产生最终的删余模式(其类似于均匀的删余模式)。基于所应用的比特反转置换，被删余比特位置在最终删余模式中与初始删余模式中可以不同。最终的删余模式用做掩码，对其应用到的极性码字的N-M个经过编码的比特进行删余。
极性编码器341还可以被配置为利用具有相同删余模式的未知比特删余方案或者已知比特删余方案。在未知比特删余方案中，解码器是不知道被删余的经过编码的比特的值，因此，解码器可以将被删余比特的相对应LLR初始化为零。在已知比特删余方案中，被删余经过编码的比特的值是已知的，因此，解码器可以将被删余比特的相对应LLR初始化为无穷大。
利用未知比特删余方案，极性编码器341可以基于所计算的LLR来选择信息比特和冻结比特的位置，如上所述。但是，利用已知的删余方案，极性编码器341还可以被配置为：不仅基于LLR(或BEP)而且基于删余模式，选择信息块中的信息比特位置和冻结比特位置，以确保被删余比特的值对于接收机来说是“已知的”。例如，极性编码器341可以选择冻结比特的位置，使得仅从冻结比特生成被删余比特，因此，它们的值可以是接收机所知道的。
使用其中最后的N-M个元素具有值0的初始删余模式的上述示例，极性编码器341还可以将信息块的最后N-M个元素指定为冻结比特，每个冻结比特具有已知值(例如，0)。如上所述，可以基于LLR来选择剩余的冻结比特位置(例如，N-K和N-M之间的差，其中(N-K)>(N-M))。因此，在极性编码和比特反转置换之后，可以通过仅使用N-M个冻结比特来获得删余模式中的被删余比特位置处的每个经过编码的比特。
使用上面示出的下三角生成矩阵
Figure BDA0001739335570000171
可以更容易地理解这一点。例如，如上面所观察到的，在最后一列，除了最后一行(其包括1)之外，所有值均为零。由于信息块中的最后一个原始比特被设置为0(例如，作为冻结比特)，因此可以删除最后一列(这是因为它对经过编码的比特的值没有贡献)。此外，如果删除了最后一列，则也可以删除最后一行。如果删除了最后一列和最后一行，则相应的被删余比特的值也将为零。在删除了最后一列和行之后，剩余的最后一列中的值现在为零(除了最后一行之外)。因此，可以通过删除剩余的最后一列和最后一行来重复该过程。这适用于每个已删除的列：在删除时，也可以删除相应的底行。这意味着可以去除最后的N-M列和行以实现根据最后的N-M个冻结比特生成的经过编码的比特的删余。因为删余从矩阵的最后一列开始，并一个接一个地继续向左(例如，基于被删余比特的数量)，所以只要信息块的最后N-M个原始比特被设置为具有零值的冻结比特，则将知道被删余比特的值为零。
虽然在本公开内容的各个方面，可以通过修改生成矩阵来生成经删余的码字，如上所述，与在生成极性码字之后执行删余相比，这种类型的删余(例如，作为极性编码的一部分的删余)通常更复杂。因此，下面讨论的删余方案假设在生成极性码字之后执行删余。
在本公开内容的各个方面，处理器304还可以包括删余方案选择电路342，在一些示例中，删余方案选择电路342可以与计算机可读存储介质306中存储的删余方案选择软件342进行协同操作。删余方案选择软件342可以被配置为：在未知比特删余方案和已知比特删余方案之间进行选择，将所选择的删余方案提供给极性编码器342以用于极性编码和删余。
在一些示例中，删余方案选择电路342可以针对未知比特删余方案和已知比特删余方案中的每一个来计算相应的LLR和，并且选择具有最大LLR和的删余方案。例如，删余方案选择电路342可以通过将与最终经过删余的比特位置相对应的经过编码的比特位置视作为包括未知比特，并将这些未知比特位置中的每一个的未知比特LLR设置为0，来计算未知比特删余方案的LLR和。随后，如上所述，可以通过执行密度演化或高斯近似来计算未知比特删余方案的LLR和，以计算原始比特位置LLR并确定所计算的原始比特位置LLR的总和。
类似地，删余方案选择电路342可以通过将与最终经过删余的比特位置相对应的经过编码的比特位置视作为包括已知比特，并且将这些已知比特位置中的每一个的初始LLR设置为无穷大，来计算已知比特删余方案的LLR和。随后，如上所述，可以通过执行密度演化或高斯近似来计算已知比特删余方案的LLR和，以计算原始比特位置LLR并确定所计算的原始比特位置LLR的总和。
此外，删余方案选择电路342还可以被配置为：向接收方无线通信设备提供所选择的删余方案，以使接收方无线通信设备处的解码器能够使用0或者无穷大来初始化被删余比特的LLR的值。在一些示例中，删余方案选择电路342可以被配置为：向接收方无线通信设备发送所选择的删余方案的显式指示。例如，可以例如通过控制信道发送删余方案指示。
此外，处理器304还可以包括极性解码器343，在一些示例中，极性解码器343可以与计算机可读存储介质306中存储的极性解码软件353进行协同操作。极性解码器343可以被配置为：接收经删余的极性码字，并且对该经删余的极性码字进行解码以产生原始信息块。在一些示例中，极性解码器343可执行连续消除(SC)极性解码或SC极性列表解码以解码经删余的极性码字。
在本公开内容的各个方面，极性解码器343可以确定经删余的极性码字中的被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。如果将这些被删余比特认为是未知比特，则极性解码器343可以将每个被删余比特的LLR设置为零。但是，如果将这些被删余比特认为是已知比特，则极性解码器343可以将每个被删余比特的LLR设置为无穷大。
在一些示例中，极性解码器343可以基于来自发送方无线通信设备的所选择的删余方案的显式指示，来确定被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。例如，可以例如通过控制信道来接收该删余方案指示。
在其它示例中，极性解码器343可以基于与经删余的极性码字的信道编码相对应的一个或多个参数，来确定被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。随后，极性解码器343可以根据所述一个或多个参数，导出被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。例如，极性解码器343可以利用编码速率来确定被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。在一示例中，如果编码速率大于编码速率门限，则极性解码器343可以确定认为被删余比特是已知比特，如果编码速率不大于编码速率门限，则可以确定认为被删余比特是未知比特。例如，编码速率门限值可以是1/2。
图4是根据一些实施例，示出极性编码和删余的示例性操作400的图。在图4中，提供了包括N个原始比特位置415的信息块410，其中每个原始比特位置415包含原始比特(u1,u2,…,uN)。这些原始比特中的每一个对应于信息比特或者冻结比特。信号块410由极性编码器420进行接收。极性编码器420对信息块进行极性编码以产生包括N个经过编码的比特位置435的极性码字430，其中每个经过编码的比特位置435包含经过编码的比特(c1,c2,…,cN)。
删余块440接收极性码字430。删余块440向极性码字应用删余模式，对来自极性码字的(N-M)个经过编码的比特进行删余以产生具有码字长度L的极性码字，其中L＝(N-M)。因此，删余块440输出经过删余的码字450，其包括L个经过编码的比特位置455，每个经过编码的比特位置455包括一个未删余的经过编码的比特中的一个(c1,c2,…,cL)。应当注意的是，在一些示例中，极性编码器420和删余块440可以对应于上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和极性编码软件351。
图5中示出了删余块440的示例性操作。在图5中，生成包括多个模式比特位置505的初始删余模式500。模式比特位置505中的每一个对应于图4中所示出的极性编码器420生成的极性码字430的经过编码的比特位置435中的一个。每个模式比特位置505的值确定极性码字430中的相对应经过编码的比特位置435处的经过编码的比特被删余还是保留。例如，如果删余模式中的模式比特位置处的值为零，则可以删余(去除)极性码字中的相对应经过编码的比特位置处的经过编码的比特，而如果该值为1，则可以保留该经过编码的比特位置处的经过编码的比特。在图5所示出的示例中，将最后N-M个模式比特位置505的值设置为零。
作为在生成极性码字400时应用于信息块的比特反转置换的结果，为了保持删余模式500与获得的极性码字430之间的对应关系，还可以关于初始删余模式500执行比特反转置换，以产生类似于均匀删余模式的最终删余模式510。最终删余模式510包括与初始删余模式500相同数量的模式比特位置515，但是如图5所示，基于所应用的比特反转置换，被删余比特位置在最终删余模式510中与在初始删余模式500中可能不同。随后，可以将最终删余模式510应用于极性码字430，并用作掩码，对极性码字430的N-M个经过编码的比特进行删余以产生具有码字长度为L的经删余的极性码字450。在图5所示出的示例中，为了简单起见，将经过编码的比特c2和cN-1示出为被删余。
图6是根据本公开内容的一些方面，示出用于极性编码的示例性处理600的流程图。在一些示例中，处理600可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理600可以由用于执行所描述的功能的任何适当的单元来实现。
在方块602处，无线通信设备可以生成删余模式。在一些示例中，无线通信设备可以生成初始删余模式Pu＝(1 1 1 … 1 0 0 … 0)N。删余模式Pu通过下面的向量来表示：除了具有0值的最后N-M个元素之外，所有元素的值都为1。这里，N是码字长度，(N-M)是在删余之后期望的块长度。如上所述，如果该向量中的值为零，则将对该极性码字的相应经过编码的比特位置处的经过编码的比特进行删余。如果该值是1，则将保留该极性码字的相应经过编码的比特位置处的经过编码的比特。为了考虑极性编码器中的比特反转置换，无线通信设备还可以对初始删余模式执行比特反转置换以产生最终的删余模式P。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4和5所示出和描述的删余块440可以生成删余模式。
在方块604处，无线通信设备可以通过将与被删余比特位置相对应的经过编码的比特位置视为包括未知比特，来计算未知比特删余方案的第一LLR和。在一些示例中，无线通信设备可以将每个被删余经过编码的比特位置的初始LLR设置为零，使得将被删余比特认为是未知的。随后，无线通信设备可以执行密度演化或高斯近似，以基于被删余比特位置的LLR和其它经过编码的比特位置的已知LLR(例如，非经过删余的经过编码的比特位置)，来计算信息块的原始比特位置的LLR。随后，无线通信设备可以将未知比特删余方案的第一LLR和计算为原始比特位置LLR的总和。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以计算第一LLR和。
在方块606处，无线通信设备可以通过将与被删余比特位置相对应的经过编码的比特位置视作为包括已知比特，来计算已知比特删余方案的第二LLR和。在一些示例中，无线通信设备可以将每个被删余经过编码的比特位置的初始LLR设置为无穷大，使得认为这些被删余比特是已知的。随后，无线通信设备可以执行密度演化或高斯近似，以基于被删余比特位置的LLR和其它经过编码的比特位置(例如，未删余的经过编码的比特位置)的已知LLR，来计算信息块的原始比特位置的LLR。随后，无线通信设备可以将已知比特删余方案的第二LLR和计算成原始比特位置LLR的总和。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以计算第一LLR和。
在方块608处，无线通信设备可以将第一LLR和与第二LLR和进行比较，选择与较大的和相对应的删余方案。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以选择删余方案。
在方块610处，无线通信设备可以对包括信息比特和冻结比特的信息块进行极性编码以产生极性码字。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4所示出和描述的极性编码器420可以对信息块进行极性编码。在方块612处，无线通信设备可以使用最终的删余模式P来对极性码字进行删余，其根据哪个删余方案导致更大的LLR和，将删余的比特视作为已知比特或未知比特，如上所述。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4和5所示出和描述的删余块440，可以对极性码字进行删余以产生具有除2的幂之外的码字长度的经删余的极性码字。
图7是根据本公开内容的一些方面，示出用于计算未知比特删余方案的第一LLR和的示例性处理700的流程图。在一些示例中，处理700可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理700可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块702处，无线通信设备可以将被删余的经过编码的比特位置的初始LLR设置为零。此外，在方块704处，无线通信设备可以确定剩余的经过编码的比特位置的LLR(例如，基于子信道状况)。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以将被删余的经过编码的比特位置的LLR设置为零，并且确定剩余的比特位置的LLR。
在方块706处，无线通信设备可以通过执行密度演化或高斯近似，来计算信息块的原始比特位置的LLR。在方块708处，无线通信设备可以随后根据原始比特位置LLR，来计算未知比特删余方案的第一LLR和。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以计算原始比特位置LLR，并且根据所计算的原始比特位置LLR来计算第一LLR和。
此外，在方块706处计算原始比特位置LLR之后，该处理可以如节点A所指示的转到图8处继续进行，图8示出了用于确定信息块中的信息比特和冻结比特的位置的示例性处理800。在一些示例中，处理800可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理700可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块802处，无线通信设备可以按升序或降序，对原始比特位置LLR进行排序。此外，在方块804处，无线通信设备可以基于经过排序的原始比特位置LLR来选择K个最佳子信道。在一些示例中，这K个最佳子信道对应于K个最高原始比特位置LLR。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4所示出和描述的极性编码器420，可以对原始比特位置LLR进行排序，从中选择K个最佳子信道。
在方块806处，无线通信设备可以将信息块中的与这K个最佳子信道(“良好”子信道)相对应的原始比特设置为信息比特。另外，在方块808处，无线通信设备可以将信息块中的与(N-K)个子信道(“差”子信道)相对应的原始比特设置为冻结比特。在一些示例中，无线通信设备可以将冻结比特固定为相同的值(例如，1或0)。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4所示出和描述的极性编码器420，可以将信息块的原始比特设置为信息比特或冻结比特。
图9是根据本公开内容的一些方面，示出用于计算已知比特删余方案的第一LLR和的示例性处理900的流程图。在一些示例中，处理900可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理900可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块902处，无线通信设备可以将被删余的经过编码的比特位置的初始LLR设置为无穷大。另外，在方块904处，无线通信设备可以确定剩余的经过编码的比特位置的LLR(例如，基于子信道状况)。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以将被删余的经过编码的比特位置的LLR设置为无穷大，并且确定剩余的比特位置的LLR。
在方块906处，无线通信设备可以通过执行密度演化或者高斯近似，来计算信息块的原始比特位置的LLR。在方块908，无线通信设备随后可以根据原始比特位置LLR，来计算未知比特删余方案的第一LLR和。例如，上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342可以计算原始比特位置LLR，并且根据所计算的原始比特位置LLR来计算第一LLR和。
此外，在方块906处计算原始比特位置LLR之后，该处理可以如节点B所指示的转到图10继续进行，图10示出了用于确定信息块中的信息比特和冻结比特的位置的示例性处理1000。在一些示例中，处理1000可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理1000可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块1002处，无线通信设备可以按升序或降序，对原始比特位置LLR进行排序。另外，在方块1004处，无线通信设备可以基于排序的原始比特位置LLR来选择K个最佳子信道，其排除与被删余比特位置相对应的子信道。在一些示例中，这K个最佳子信道对应于除了与被删余比特位置相对应的子信道之外的K个最高原始比特位置LLR。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4所示出和描述的极性编码器420，可以对原始比特位置LLR进行排序，从中选择K个最佳子信道。
在方块1006处，无线通信设备可以将与这K个最佳子信道(“良好”子信道)相对应的信息块的原始比特设置为信息比特。此外，在方块1008处，无线通信设备可以将信息块中的与对应于被删余比特位置的子信道相对应的原始比特设置为冻结比特。此外，在方块1010处，无线通信设备可以将信息块中的与剩余的“差”子信道相对应的原始比特(例如，子信道的剩余数量等于N-K和N-M子信道之间的差)设置成冻结比特。在一些示例中，无线通信设备可以将冻结比特固定为相同的值(例如，1或0)。例如，上面结合图3所示出和描述的极性编码器341和/或上面结合图4所示出和描述的极性编码器420，可以将信息块的原始比特设置为信息比特或者冻结比特。
现在参见图11，该图示出了将信息块的原始比特指定为信息比特或冻结比特。在图11所示出的示例中，初始信息块是包括N个初始比特位置415的N比特信息块410，其中每个初始比特位置415包含相应的原始比特(u1,u2,…,uN-M,uN)。随后，可以向信息块410应用比特反转置换，以产生包括与初始信息块410中的N个初始比特位置415相对应的N个原始比特位置1125的比特反转信息块1120。这种比特反转置换有效地对信息块410的原始比特进行重新排序。例如，原始比特u2可以处于信息块410中的第二初始比特位置415中和比特反转信息块1120的最后原始比特位置1125中。
可以将比特反转信息块1120提供给LLR计算块1130，以计算每个原始比特位置1125的各个LLR和每个删余方案的LLR和。LLR计算块1130可以例如在上面结合图3和图4所示出和描述的极性编码器341或410和/或上面结合图3所示出和描述的删余方案选择电路342中实现。例如，为了计算用于任何一种删余方案的单个LLR与LLR和，LLR计算块1130可以执行密度演化或高斯近似，以基于相应的经过编码的比特位置(没有示出)的LLR值来确定每个原始比特位置1125的各个LLR。对于未知比特删余方案而言，将与被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的LLR设置为零。对于已知比特删余方案而言，将与被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的LLR设置为无穷大。随后，LLR计算块1130可以使用针对每个原始比特位置1125的各个经过计算的LLR，来计算每种删余方案的LLR和1140。
此外，LLR计算块1130可以将各个经过计算的原始比特位置LLR提供给极性编码器420，以将比特反转信息块1120中的每个原始比特设置为信息比特或冻结比特，如上所述。使用下三角生成矩阵
Figure BDA0001739335570000261
的上述示例，当使用已知比特删余时，可以将与被删余比特位置相对应的初始信息块410的最后N-M个原始比特1110设置为具有零值的冻结比特。在比特反转时，冻结比特可以处于不同的原始比特位置1125，如图11中所示。随后，极性编码器420可以从LLR计算块1130接收剩余的未冻结原始比特的单独LLR计算，并且根据各个LLR来识别信息比特和其它冻结比特。例如，极性编码器420可以将原始比特u1识别成信息比特，将原始比特u1识别成冻结比特。此外，原始比特uN-M…uN也可以保持标识为冻结比特。
现在参见图12，该图根据本公开内容的一些方面，示出了用于极性解码的处理1200。在一些示例中，处理1200可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理1200可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块1202处，无线通信设备可以接收包括一个或多个被删余比特的极性码字。在一些示例中，无线通信设备可以接收经删余的极性码字，并且在知道删余模式的情况下，识别极性码字中的被删余比特的位置。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以接收极性码字，并且确定被删余比特的位置。
在方块1204处，无线通信设备可以确定所接收的极性码字中的被删余比特将被视为已知比特还是未知比特。在本公开内容的各个方面，该确定可以是显式的，也可以是隐式的。例如，可以从发送设备向接收设备进行显式传输，向接收设备中的解码器通知使用哪种删余方法。任何适当的传输都可以用于该显式指示，例如，与单个比特一样简单，其中一个值指示将被删余比特视作为已知比特，另一个值指示将被删余比特视作为未知比特。
在另一个示例中，可以根据与一个或多个其它编码参数的预先规定的关系，来确定对被删余比特的处理。也就是说，在信道编码中，可以将诸如编码速率、信息消息的大小和码字的大小的信息发送到接收机。根据本公开内容的一方面，该信息可以提供用于接收机从其它参数来推断使用的删余的单元。举一个特定的示例，可以根据编码速率来确定删余方法。也就是说，在该示例中，如果编码速率R大于门限(例如，1/2)，则解码器可以推断使用了已知比特删余；而如果编码速率R不大于门限，则解码器可以推断使用了未知比特删余。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以确定被删余比特是已知比特还是未知比特。
在方块1206处，无线通信设备可以根据使用了哪种删余方法，将被删余比特的初始LLR设置为无穷大或者零，如在方块1204处所确定的。在方块1208处，无线通信设备可以执行极性码字的极性解码。例如，无线通信设备可以执行本领域普通技术人员已知的连续消除(SC)解码。这里，SC解码器以递归方式来计算每个经过编码的比特的LLR，获得原始信息块。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以设置被删余比特的初始LLR，并且执行极性码字的极性解码。
图13是根据本公开内容的一些方面，示出用于设置所接收的极性码字的被删余比特的初始LLR的示例性处理1300的流程图。在一些示例中，处理1200可以由如上所述并在图1-3中示出的无线通信设备来实现。在一些示例中，处理1200可以由用于执行所描述的功能的任何适当单元来实现。
在方块1302处，无线通信设备可以接收包括一个或多个被删余比特的极性码字。在一些示例中，无线通信设备可以接收经删余的极性码字，在知道删余模式的情况下，识别该极性码字中的被删余比特的位置。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以接收极性码字，并且确定被删余比特的位置。
在方块1304处，无线通信设备可以确定是否接收到发射机所使用的删余方案的显式指示。如果接收到显式指示(1304的Y分支)，则在方块1306处，无线通信设备可以基于该显式指示，来设置被删余比特的初始LLR。例如，如果使用未知比特删余方案，则无线通信设备可以将被删余比特的初始LLR设置为零，并且如果使用已知比特删余方案，则将初始LLR设置为无穷大。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以确定是否接收到显式指令，如果是，则相应地设置被删余比特的初始LLR。
如果没有接收到显式指令(1304的N分支)，则在方块1308处，无线通信设备可以确定用于该极性码字的编码速率。在方块1310处，无线通信设备可以确定编码速率是否超过编码速率门限。在一些示例中，编码速率门限可以是1/2。例如，上面结合图3所示出和描述的极性解码器343可以确定编码速率，并且将该编码速率与编码速率门限进行比较。
如果编码速率确实超过编码速率门限(1308的Y分支)，则在方块1310处，无线通信设备可以根据已知比特删余方案，将被删余比特的初始LLR设置为无穷大。但是，如果编码速率不超过编码速率门限(1308的N分支)，则在方块1312处，无线通信设备可以根据未知比特删余方案，将被删余比特的初始LLR设置为零。
在本公开内容中，所使用的“示例性”一词意味着“用作示例、例证或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实现或者方面不应被解释为比本公开内容的其它方面更优选或更具优势。同样，词语“方面”并不需要本公开内容的所有方面都包括所讨论的特征、优点或者操作模式。本文使用“耦合”一词来指代两个对象之间的直接耦合或者间接耦合。例如，如果对象A物理地接触对象B，并且对象B接触对象C，则对象A和C可以仍然被认为是彼此之间耦合的，即使它们彼此之间并没有直接地物理接触。例如，第一对象可以耦合到第二对象，即使第一对象从未直接地与第二对象物理地接触。广义地使用术语“电路”和“电子电路”，它们旨在包括电子设备和导体的硬件实现(其中当连接和配置这些电子设备和导体时，实现本公开内容中所描述的功能的执行，而不作为对电子电路的类型的限制)以及信息和指令的软件实现(其中当这些信息和指令由处理器执行时，实现本公开内容中所描述的功能的执行)。
可以对图1-13中所示出的组件、步骤、特征和/或功能中的一个或多个进行重新排列和/或组合成单一组件、步骤、特征或者功能，或者体现在几个组件、步骤或者功能中。此外，还可以增加另外的元素、组件、步骤和/或功能，而不偏离本文所公开的新颖特征。图1-3中所示出的装置、设备和/或组件可以被配置为执行本文所描述的方法、特征或步骤中的一个或多个。本文所描述的新颖算法也可以利用软件来高效地实现，和/或嵌入在硬件之中。
应当理解的是，本文所公开方法中的特定顺序或步骤层次只是示例性处理的一个示例。应当理解的是，根据设计偏好，可以重新排列这些方法中的特定顺序或步骤层次。所附的方法权利要求以示例顺序给出了各种步骤的元素，但并不意味着其受到给出的特定顺序或层次的限制，除非本文进行了明确地说明。
为使本领域任何普通技术人员能够实现本文描述的各个方面，上面围绕各个方面进行了描述。对于本领域普通技术人员来说，对这些方面的各种修改都是显而易见的，并且本文所定义的总体原理也可以适用于其它方面。因此，本发明并不限于本文示出的方面，而是与本发明公开的全部范围相一致，其中，除非特别说明，否则用单数形式修饰某一部件并不意味着“一个和仅仅一个”，而可以是“一个或多个”。除非另外特别说明，否则术语“一些”指代一个或多个。指代一个列表项“中的至少一个”的短语是指这些项的任意组合，其包括单一成员。举例而言，“a、b或c中的至少一个”旨在覆盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c。贯穿本公开内容描述的各个方面的部件的所有结构和功能等价物以引用方式明确地并入本文中，并且旨在由权利要求所涵盖，这些结构和功能等价物对于本领域普通技术人员来说是公知的或将要是公知的。此外，本文中没有任何公开内容是想要奉献给公众的，不管这样的公开内容是否明确记载在权利要求书中。不应依据美国专利法第112条第f款来解释任何权利要求的构成要素，除非该构成要素明确采用了“用于…的单元”的措辞进行记载，或者在方法权利要求中，该构成要素是用“用于…的步骤”的措辞来记载的。

Claims (26)

1.一种极性编码的方法，包括：
生成包括多个被删余比特位置的删余模式，以对极性码字中的相应经过编码的比特位置进行删余；
通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置认为是包括未知比特，计算针对未知比特删余方案的第一对数似然比(LLR)和；
通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置被认为包括已知比特，计算针对已知比特删余方案的第二LLR和；
根据所述第一LLR和与所述第二LLR和之间的较大LLR和，在所述未知比特删余方案和所述已知比特删余方案之间进行选择；
对信息块进行极性编码以产生所述极性码字；以及
使用所述删余模式并基于所选择的删余方案，对所述极性码字进行删余以产生包括除了2的幂之外的码字长度的经过删余的码字。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述删余模式执行比特反转置换以产生最终删余模式，所述最终删余模式包括与所述被删余比特位置不同的最终被删余比特位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述最终删余模式包括均匀的删余模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，计算针对所述未知比特删余方案的所述第一LLR和包括：
将针对与所述被删余比特位置中的一个被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的相应未知比特LLR设置为零；以及
确定针对所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第一经过编码的比特LLR。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述信息块包括多个原始比特位置，并且其中，计算针对所述未知比特删余方案的所述第一LLR和还包括：
通过执行密度演化或高斯近似，根据各个所述第一经过编码的比特LLR和各个所述未知比特LLR，来计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第一LLR；以及
基于所述第一LLR来计算所述第一LLR和。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述经过编码的比特位置中的每一个经过编码的比特位置对应于子信道，并且所述极性码字包括长度为N的原始码字，并且还包括：
基于所述第一LLR，对所述子信道进行排序；
根据所述第一LLR来选择K个最佳子信道；
将所述信息块中的与所述K个最佳子信道相对应的原始比特设置为信息比特；以及
将所述信息块中的与N-K个子信道相对应的原始比特设置为冻结比特。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述已知比特删余方案，计算所述经过编码的比特位置上的所述第二LLR和，包括：
将与所述被删余比特位置中的一个被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的相应已知比特LLR设置为无穷大；以及
确定用于所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第二经过编码的比特LLR。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信息块包括多个原始比特位置，并且其中，计算针对所述已知比特删余方案的所述第二LLR和还包括：
通过执行密度演化或高斯近似，根据各个所述第二经过编码的比特LLR和各个所述已知比特LLR，来计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第二LLR；以及
基于所述第二LLR来计算所述第二LLR和。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述经过编码的比特位置中的每一个经过编码的比特位置对应于子信道，所述极性码字包括长度为N的原始码字，并且所述经过删余的码字包括长度为M的码字，并且所述方法还包括：
基于所述第二LLR，对所述子信道进行排序；
根据所述第二LLR，排除与所述被删余比特位置相对应的所述子信道，选择K个最佳子信道；
将所述信息块中的与所述K个最佳子信道相对应的原始比特设置为信息比特；
将所述信息块中的与对应于所述被删余比特位置的所述子信道相对应的原始比特设置为冻结比特；以及
将所述信息块中的与剩余数量的子信道相对应的原始比特设置为冻结比特，其中，子信道的所述剩余数量等于N-K和N-M个子信道之间的差值。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
发送对所选择的删余方案的显式指示；以及
发送所删余的极性码字。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，删余所述极性码字是在对所述信息块进行所述极性编码期间执行的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述删余模式还包括：
生成所述多个被删余比特位置在初始删余模式的末尾的所述删余模式。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述极性码字包括长度为N的原始码字，并且所述经过删余的码字包括长度为M的码字，并且所述方法还包括：
将所述信息块的最后N-M个原始比特设置为零。
14.一种极性解码的方法，包括：
接收极性码字；
确定所述极性码字中的被删余比特被认为是已知比特还是未知比特；
如果所述被删余比特被认为是未知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为零，或者如果所述被删余比特被认为是已知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始LLR设置为无穷大；以及
执行对所接收的极性码字的解码，
其中，确定所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特包括：
接收与所述极性码字的信道编码相对应的一个或多个参数；以及
根据所述一个或多个参数，导出所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括编码速率，并且其中，导出所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特包括：如果所述编码速率大于编码速率门限，则确定所述被删余比特被认为是已知比特，并且如果所述编码速率不大于所述编码速率门限，则确定所述被删余比特被认为是未知比特。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述编码速率门限是1/2。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，执行对所述极性码字的解码还包括：
使用连续消除解码来解码所述极性码字。
18.一种被配置为用于极性编码的装置，所述装置包括：
处理器；
通信耦合到所述处理器的存储器；以及
通信耦合到所述处理器的收发机，
其中，所述处理器被配置为：
生成包括多个被删余比特位置的删余模式，以对极性码字中的相应经过编码的比特位置进行删余；
通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置认为是包括未知比特，计算针对未知比特删余方案的第一对数似然比(LLR)和；
通过将与所述被删余比特位置相对应的所述经过编码的比特位置认为是包括已知比特，计算针对已知比特删余方案的第二LLR和；
根据所述第一LLR和与所述第二LLR和之间的较大LLR和，在所述未知比特删余方案和所述已知比特删余方案之间进行选择；
对信息块进行极性编码以产生所述极性码字；以及
使用所述删余模式并基于所选择的删余方案，对所述极性码字进行删余以产生包括除了2的幂之外的码字长度的经过删余的码字。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述处理器还被配置为对所述删余模式执行比特反转置换以产生最终删余模式，所述最终删余模式包括与所述被删余比特位置不同的最终被删余比特位置。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述处理器还被配置为通过以下操作，针对所述未知比特删余方案来计算所述经过编码的比特位置上的所述第一LLR和：
将与所述被删余比特位置中的一个被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的相应未知比特LLR设置为零；以及
确定所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第一经过编码的比特LLR。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述信息块包括多个原始比特位置，并且其中，所述处理器还被配置为通过以下操作，计算针对所述未知比特删余方案的所述第一LLR和：
通过执行密度演化或高斯近似，根据各个所述第一经过编码的比特LLR和各个所述未知比特LLR，来计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第一LLR；以及
基于所述第一LLR来计算所述第一LLR和。
22.根据权利要求18所述的装置，其中，所述处理器还被配置为通过以下操作，针对所述已知比特删余方案来计算所述经过编码的比特位置上的所述第二LLR和：
将与所述被删余比特位置中的一个被删余比特位置相对应的每个经过编码的比特位置的相应已知比特LLR设置为无穷大；以及
确定针对所述经过编码的比特位置中的剩余经过编码的比特位置的相应第二经过编码的比特LLR。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述信息块包括多个原始比特位置，并且其中，所述处理器还被配置为通过以下操作，计算针对所述已知比特删余方案的所述第一LLR和：
通过执行密度演化或高斯近似，根据各个所述第二经过编码的比特LLR和各个所述已知比特LLR，来计算针对所述信息块的每个原始比特位置的相应第二LLR；以及
基于所述第二LLR来计算所述第二LLR和。
24.根据权利要求18所述的装置，其中，所述处理器还被配置为：
经由所述收发机来发送对所选择的删余方案的显式指示；以及
经由所述收发机来发送所删余的极性码字。
25.一种被配置为用于极性解码的装置，包括：
处理器；
通信耦合到所述处理器的存储器；以及
通信耦合到所述处理器的收发机，
其中，所述处理器被配置为：
接收极性码字；
确定所述极性码字中的被删余比特被认为是已知比特还是未知比特；
如果所述被删余比特被认为是未知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始对数似然比(LLR)设置为零，或者如果所述被删余比特被认为是已知比特，则将所述被删余比特中的每一个被删余比特的初始LLR设置为无穷大；以及
执行对所接收的极性码字的解码，
其中，所述处理器还被配置为通过以下操作来确定所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特：
接收与所述极性码字的信道编码相对应的一个或多个参数；以及
根据所述一个或多个参数，导出所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述一个或多个参数包括编码速率，并且其中，所述处理器还被配置为通过以下操作，来导出所述被删余比特被认为是已知比特还是未知比特：如果所述编码速率大于编码速率门限，则确定所述被删余比特被认为是已知比特，并且如果所述编码速率不大于所述编码速率门限，则确定所述被删余比特被认为是未知比特。
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