CN108809482B - Polar码的速率匹配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种Polar码的速率匹配方法及装置。该方法包括：通信设备获取待编码信息或者待译码信息，通信设备确定码率R，通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式；通信设备根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。从而，可灵活地选择打孔/缩短方式，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。

Description

Polar码的速率匹配方法及装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种Polar码的速率匹配方法及装置。
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，保证通信的质量，第五代移动通信技术(5th-generation，5G)需要未来信道编码能够以较低的复杂度支持更大范围的码长和码率。Polar(极化)码是第一种能够被严格证明“达到”信道容量的信道编码方法。Polar码是一种线性块码，其生成矩阵为GN，其编码过程为 是一个二进制的行矢量，长度为N(即码长)；且/>这里/>BN是一个N×N的转置矩阵，例如比特逆序转置矩阵；/>定义为log2N个矩阵F2的克罗内克(Kronecker)乘积，x1 N是编码后的比特(也叫码字)，/>与生成矩阵GN相乘后就得到编码后的比特，相乘的过程就是编码的过程。
从Polar码的编码过程可以看出，Polar码的码长为2的整数次幂，而实际通信中要求码长可以根据资源大小实现灵活配置。因此，需要通过速率匹配技术实现码长的灵活可变。
相关技术中有一种基于重新构造的Polar码速率匹配方法，在编码时需要根据不同的打孔模式、码长、码率以及信道质量，通过较为复杂的构造算法计算每个极化信道的可靠度再确定信息比特或固定比特的位置，对Polar母码从前往后或者从后往前顺序进行打孔，该方法中Polar码的性能较好。在实际应用当中，信息比特的位置需要用一个序列来指示，可通过实时计算或者存表的方式来统一编译码时信息比特的位置，实时计算大大增加了收发端的复杂度，而存表的方式需要考虑不同信息比特数目、不同码长以及信道条件，会导致构造序列存储复杂度非常大。相关技术中还有一种基于固定构造序列采用打孔或者缩短(Shorten)的方式实现速率匹配，采用打孔的方式时，可通过单一的构造序列和固定的打孔方式实现速率匹配，可以降低复杂度，但是只适用于低码率范围内。采用缩短的方式时，通过调整固定比特的位置使得缩短的比特只与已知的固定比特有关，该方式可以利用固定的构造序列和固定的打孔规则，可以在不同码率下得到较为稳定的性能，但是该方案只适用于一定范围内的码率(中码率或高码率)，在某些编码参数下性能会有较大的损失。
发明内容
本申请提供一种Polar码的速率匹配方法及装置，以提高Polar码的整体性能。
第一方面，本申请提供一种Polar码的速率匹配方法，包括：
通信设备获取待编码信息或者待译码信息，通信设备确定码率R，其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数；通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式。通信设备根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。从而，通信设备确定出码率后，通过比较码率和码率阈值、信息比特数目与信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通过比较码率和码率阈值、目标码长与目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通过比较码率和两个预设的码率阈值确定使用的速率匹配方式，可灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
在一种可能的设计中，打孔为打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，打孔方式一为根据打孔数目按顺序从前往后打孔，打孔方式二为根据打孔数目按照极化信道可靠度从小到大的位置打孔，打孔方式三为根据打孔数目和预设打孔位置打孔；
其中，打孔方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设打孔位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，预设打孔位置为序号为1～N/4的比特和序号为j的比特，j根据下述公式确定：
符号表示向上取整，符号/>表示向下取整；
打孔方式四为：将待编码信息分成S1个等长的比特组，S1为正整数，确定需要打孔的比特组的数目为N1，确定剩余需要打孔的比特数目为N2，N2小于一个比特组中包含的比特数，其中，N2＝N-M-N1*(N/S1)；
缩短为缩短方式一、缩短方式二、缩短方式三和缩短方式四中的任意一种，缩短方式一为根据打孔数目从后往前缩短，缩短方式二为根据打孔数目从后往前比特逆序缩短，缩短方式三为根据打孔数目和预设缩短位置缩短；
缩短方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设缩短位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，预设缩短位置为序号为3N/4+1～N的比特和序号为i的比特，i根据下述公式确定：
缩短方式四为：将待编码信息分成S2个等长的比特组，S2为正整数，确定需要缩短的比特组的数目为L1，确定剩余需要打孔的比特数目为L2，L2小于一个比特组中包含的比特数，其中，L2＝N-M-L1*(N/S2)。
在一种可能的设计中，通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，包括：
若满足第一预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第一预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值；
若满足第二预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四，第二预设条件为码率大于或等于第二码率阈值A2，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，A1小于A2；
若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。
本可能的设计中，通信设备可以比较码率和码率阈值、信息比特数目与信息比特阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
在一种可能的设计中，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/5且信息比特数目小于或等于信息比特阈值100，或者，码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值30；第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
或者，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值200，第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，包括：若满足第一预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若满足第二预设条件，则使用缩短方式一或缩短方式三，若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。该可能的设计中，当校验比特与信息比特没有明确的前后相对位置的时候，有较好的性能。
在一种可能的设计中，通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，包括：
若满足第三预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第三预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。该可能的设计中，只采用两种速率匹配方式，可以减少判断条件和复杂度。
在一种可能的设计中，第三预设条件为码率小于或等于1/5，且信息比特数目小于或等于100；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于30；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于200；
通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，包括：若满足第三预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
在一种可能的设计中，通信设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，包括：若满足第四预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第四预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值；若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四，第五预设条件为码率大于第二码率阈值A2且目标码长小于或等于第一码长阈值C，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，A1小于A2，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-(K+Kcrc)/M，K为信息比特数目，Kcrc为校验比特数目；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。该可能的设计中，通信设备可以比较码率和码率阈值、目标码长与目标码长阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。进一步考虑码长，能够保证没有明显性能差的情况，性能最稳定。
在一种可能的设计中，第四预设条件为码率小于或等于1/4或1/3，第五预设条件为码率大于1/2且目标码长小于第一码长阈值C；
通信设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，包括：若满足第四预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四，若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。
在一种可能的设计中，通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，包括：
若码率小于或等于第三码率阈值A3，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，A3为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，2/5]中的任意一个值；
若码率大于A3且小于第四码率阈值A4，则使用缩短方式二，A4为集合[1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值；若码率大于或等于A4，则使用缩短方式三或缩短方式四。
该可能的设计中，通信设备可以比较码率和两个预设的码率阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
在一种可能的设计中，A3为1/4，A4为1/2，通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，包括：
若码率小于或等于1/4，则使用打孔方式二或打孔方式四；
若码率大于或等于1/4且小于1/2，则使用缩短方式二；
若码率大于或等于1/2，则使用缩短方式三或缩短方式四。
第二方面，本申请提供一种Polar码的速率匹配装置，包括：
获取模块，用于获取待编码信息或者待译码信息；
处理模块，用于确定码率R，其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数；用于根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式；根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。
在一种可能的设计中，打孔为打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，打孔方式一为根据打孔数目按顺序从前往后打孔，打孔方式二为根据打孔数目按照极化信道可靠度从小到大的位置打孔，打孔方式三为根据打孔数目和预设打孔位置打孔；
其中，打孔方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设打孔位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，预设打孔位置为序号为1～N/4的比特和序号为j的比特，j根据下述公式确定：
符号表示向上取整，符号/>表示向下取整；
打孔方式四为：将待编码信息分成S1个等长的比特组，S1为正整数，确定需要打孔的比特组的数目为N1，确定剩余需要打孔的比特数目为N2，N2小于一个比特组中包含的比特数，其中，N2＝N-M-N1*(N/S1)；
缩短为缩短方式一、缩短方式二、缩短方式三和缩短方式四中的任意一种，缩短方式一为根据打孔数目从后往前缩短，缩短方式二为根据打孔数目从后往前比特逆序缩短，缩短方式三为根据打孔数目和预设缩短位置缩短；
缩短方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设缩短位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，预设缩短位置为序号为3N/4+1～N的比特和序号为i的比特，i根据下述公式确定：
缩短方式四为：将待编码信息分成S2个等长的比特组，S2为正整数，确定需要缩短的比特组的数目为L1，确定剩余需要打孔的比特数目为L2，L2小于一个比特组中包含的比特数，其中，L2＝N-M-L1*(N/S2)。
在一种可能的设计中，处理模块用于：
若满足第一预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第一预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值；
若满足第二预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四，第二预设条件为码率大于或等于第二码率阈值A2，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，A1小于A2；
若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。
在一种可能的设计中，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/5且信息比特数目小于或等于信息比特阈值100，或者，码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值30；第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
或者，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值200，第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
处理模块具体用于：
若满足第一预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；
若满足第二预设条件，则使用缩短方式一或缩短方式三，
若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。
在一种可能的设计中，处理模块用于：
若满足第三预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第三预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值；
若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
在一种可能的设计中，第三预设条件为码率小于或等于1/5，且信息比特数目小于或等于100；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于30；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于200；
处理模块具体用于：
若满足第三预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；
若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
在一种可能的设计中，处理模块用于：
若满足第四预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第四预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值；
若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四，第五预设条件为码率大于第二码率阈值A2且目标码长小于或等于第一码长阈值C，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，A1小于A2，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-(K+Kcrc)/M，K为信息比特数目，Kcrc为校验比特数目；
若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。
在一种可能的设计中，第四预设条件为码率小于或等于1/4或1/3，第五预设条件为码率大于1/2且目标码长小于第一码长阈值C；
处理模块具体用于：
若满足第四预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四，若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四；
若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。
在一种可能的设计中，处理模块用于：
若码率小于或等于第三码率阈值A3，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，A3为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，2/5]中的任意一个值；
若码率大于A3且小于第四码率阈值A4，则使用缩短方式二，A4为集合[1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值；
若码率大于或等于A4，则使用缩短方式三或缩短方式四。
在一种可能的设计中，A3为1/4，A4为1/2，处理模块具体用于：
若码率小于或等于1/4，则使用打孔方式二或打孔方式四；
若码率大于或等于1/4且小于1/2，则使用缩短方式二；
若码率大于或等于1/2，则使用缩短方式三或缩短方式四。
第二方面及第二方面的各可能的设计中的有益效果可参见第一方面及第一方面的各可能的设计中的有益效果相同，此处不再赘述。
第三方面，本申提供一种Polar码的速率匹配装置，包括：收发器、存储器和处理器；
收发器用于获取待编码信息或者待译码信息；
存储器用于存储程序指令；
处理器用于调用存储器中的程序指令执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的Polar码的速率匹配方法。
本申请第四方面提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，当Polar码的速率匹配装置的至少一个处理器执行该执行指令时，Polar码的速率匹配装置执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的方法。
本申请第五方面提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。Polar码的速率匹配装置的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得Polar码的速率匹配装置实施第一方面及第一方面任一种可能的设计中的方法。
附图说明
图1为一种通信系统的流程示意图；
图2为Polar码的编码过程示意图；
图3为本申请提供的一种Polar码的速率匹配方法实施例的流程图；
图4为本申请提供的一种Polar码的解速率匹配方法实施例的流程图；
图5为本申请提供的一种Polar码的速率匹配装置实施例的结构示意图；
图6为本申请提供的一种Polar码的速率匹配实体装置示意图。
具体实施方式
本申请涉及5G通信场景下，用于提高信息传输可靠性，保证通信质量的信道编码技术，可以应用于对信息进行Polar编码和译码的场景，例如可以应用于对增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broad Band，eMBB)上行控制信息和下行控制信息进行Polar编码和译码的场景，也可应用于其他场景，例如应用于通信标准36.212的5.1.3的信道编码(ChannelCoding)、上行控制信息、下行控制信息以及Sidelink信道的信道编码部分，本申请不做限定。还可以应用于对其它场景的数据信息进行Polar编码和译码的场景。
图1为一种通信系统的流程示意图，信道编码位于通信系统中的结构如图1所示，信息在进行传输的过程中，在发送设备经过信源编码、信道编码、速率匹配后为速率匹配后比特，速率匹配后比特经数字调制后从信道发出，在接收设备，接收到的待译码信息经数字解调得到对数似然比(Log Likelihood Ratio，LLR)序列，接着，LLR序列经解速率匹配、信道解码、信源解码得到译码后的信息，其中，信道编码及速率匹配在整个通信系统中对信息传输的可靠度起到至关重要的作用。
图2为Polar码的编码过程示意图，Polar码的编码由发送设备执行，如图2所示，Polar码的编码过程包括构造(Polar/奇偶校验(Parity-Check，PC)-Polar构造)、编码和速率匹配三个处理过程。Polar码在编码前首先根据输入的信息比特数目与码长或者码率，其中，码率＝信息比特数目/码长，进行极化信道的极化权重评估或可靠度评估(若进行可靠度评估还需输入信噪比)，然后根据极化信道的可靠度选出信息比特集合A，信息比特集合A即信息比特序号(索引)的集合，接着进行编码，在Polar码的编码过程中，中的一部分比特用来携带信息，称为信息比特，信息比特的索引的集合记作A；/>另外的一部分比特置为收发端预先约定的固定值，称之为固定比特，其索引的集合用A的补集Ac表示。固定比特通常被设为0，只需要收发端预先约定，固定比特序列可以被任意设置。从而，Polar码的编码输出可简化为：/>这里uA为/>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。进行编码后，得到编码后的比特GN为Polar码的编码矩阵，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。最后，根据目标码长M，Polar码的编码矩阵GN(由母码码长N唯一决定)和A进行Polar码的编码和速率匹配，得到目标码字V1 M。在Polar码的编码过程中，选择何种速率匹配方式直接影响到Polar码的整体性能，下面结合附图详细说明本申请提供的Polar码的速率匹配方法及装置。
需要说明的是，本申请实施例可以适用于非重复情况下的速率匹配方式，重复是指通过对编码比特进行重复达到目标码长的速率匹配方式。本申请的polar码的性能，主要是指译码的性能，译码误包率较低。
本申请主要应用于各种无线通信系统，作用于该系统中的数字信号处理单元，提高无线通信的可靠性。
本申请涉及的通信装置主要包括网络设备或者终端设备。本申请中的接收设备为网路设备，则接收设备为终端设备；本申请中的接收设备为终端设备，则接收设备为网络设备。网络设备例如为基站，主要实现网络设备与终端设备之间的通信。
在本申请实施例中，终端设备(terminal device)包括但不限于移动台(MS，Mobile Station)、移动终端(Mobile Terminal)、移动电话(Mobile Telephone)、手机(handset)及便携设备(portable equipment)等，该用户设备可以经无线接入网(RAN，Radio Access Network)与一个或多个核心网进行通信，例如，用户设备可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)、具有无线通信功能的计算机等，用户设备还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置或设备。
本申请结合网络设备描述了各个实施例。网络设备可以是用于与终端设备进行通信的设备，例如，可以是GSM系统或CDMA中的基站(Base Transceiver Station，简称为“BTS”)，也可以是WCDMA系统中的基站(NodeB，简称为“NB”)，还可以是LTE系统中的演进型基站(Evolutional Node B，简称为“eNB”或“eNodeB”)，或者该网络设备可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的网络侧设备或未来演进的PLMN网络中的网络设备等。
图3为本申请提供的一种Polar码的速率匹配方法实施例的流程图，如图3所示，本实施例的方法可以包括：
S101、通信设备获取待编码信息或者待译码信息。
通信设备可以是发送设备或接收设备，是发送设备时，获取待编码信息，是接收设备时，获取待译码信息。
S102、通信设备确定码率R。
其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特长度之和，M为目标码长，K和M为正整数。
具体来说，通信设备获取到待编码信息后，可获取到K和M，即可根据待编码信息的K和M计算出传输码率。
S103、通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率、码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式。
其中，打孔可以为打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，打孔方式一为根据打孔数目按顺序从待编码信息的第一个比特开始从前往后打孔，打孔方式二为根据打孔数目按照极化信道可靠度从小到大的位置打孔，打孔方式三为根据打孔数目和预设打孔位置打孔，打孔方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设打孔位置为从待编码信息的第一个比特开始从前往后的P个比特，P>N/4时，预设打孔位置为序号为1～N/4的比特和序号为j的比特，j根据下述公式确定：
符号表示向上取整，符号/>表示向下取整。
打孔方式四为：将待编码信息分成S1个等长的比特组，S1为正整数，确定需要打孔的比特组的数目为N1，确定剩余需要打孔的比特数目N2，该N2小于一个比特组中包含的比特数，其中，N2＝N-M-N1*(N/S1)，即就是先将待编码信息分成等长的比特组，按组打孔，不满一组的个数为N2。
缩短可以为缩短方式一、缩短方式二、缩短方式三和缩短方式四中的任意一种，缩短方式一为根据打孔数目从待编码信息的最后一个比特开始从后往前缩短，缩短方式二为根据打孔数目从后往前比特逆序缩短，关于比特逆序，例如比特序号为(0，1，2，3，4，5，6，7)的比特，其二进制数的表示为(000，001，010，011，100，101，110，111)。二进制数进行比特逆序为(000，100，010，110，001，101，011，111)，对应十进制数表示为(0，4，2，6，1，5，3，7)。若从前往后比特逆序打4个的话，则打掉的比特为(0，4，2，6)。
缩短方式三为根据打孔数目和预设缩短位置缩短，缩短方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为待编码信息的母码长度，预设缩短位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，预设缩短位置为序号为3N/4+1～N的比特和序号为i的比特，i根据下述公式确定：
缩短方式四为：将待编码信息分成S2个等长的比特组，S2为正整数，确定需要缩短的比特组的数目为L1，确定剩余需要打孔的比特数目为L2，L2小于一个比特组中包含的比特数，其中，L2＝N-M-L1*(N/S2)，即就是先将待编码信息分成等长的比特组，按组缩短，不满一组的个数为L2。
S104、通信设备根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。
本实施例中，S103中通信设备选择何种速率匹配方式有三种可实施的方式，具体如下：
一、通信设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式。该方式下，具体有如下两种可选的情况。
1、若满足第一预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第一预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值。一般码率阈值越高，信息比特数目阈值越小，例如信息比特数目阈值为[30 48 80]对应的码率阈值为1/3或者1/2，信息比特数目阈值为[200 1000]对应的码率阈值为1/3、1/4或者1/5；若满足第二预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四。第二预设条件为码率大于或等于第二码率阈值A2，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，其中，A1小于A2；若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。例如，第一码率阈值为1/12，第二码率阈值为1/4，第一信息比特阈值为80，码率小于或等于1/12且信息比特数目小于或等于80，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种；若码率大于1/12且小于或等于1/4，则使用缩短方式二；若码率码率大于1/4，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四。
本实施方式中，通信设备可以比较码率和码率阈值、信息比特数目与信息比特阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
本方式中，可选地，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/5且信息比特数目小于或等于信息比特阈值100，或者，码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值30；第二预设条件为码率大于码率阈值3/4，相应地，若满足第一预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四，若满足第二预设条件，则使用缩短方式一或缩短方式三，若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。该方式下，当校验比特与信息比特没有明确的前后相对位置的时候，有较好的性能。
本方式中，可选地，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值200，第二预设条件为码率大于码率阈值3/4，相应地，若满足第一预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若满足第二预设条件，则使用缩短方式一或缩短方式三；若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。该方式下，当校验比特放置在所有信息比特之后时，有较好的性能。
2、若满足第三预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第三预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，且信息比特数目小于或等于第一信息比特阈值B1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值，B1为集合[30，48，80，200，1000]中的任意一个值；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
本方式与1相比，只采用两种速率匹配方式，可以减少判断条件和复杂度。
本方式中，可选地，第三预设条件为码率小于或等于1/5，且信息比特数目小于或等于100，或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于30，若满足第三预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
该可选的方式与1相比，只采用两种速率匹配方式，可以减少判断条件和复杂度，当校验比特与信息比特没有明确的前后相对位置的时候，有较好的性能。
本方式中，可选地，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于200，相应地，若满足第三预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
该可选的方式下，当校验比特放置在所有信息比特之后时，有较好的性能。
二、通信设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，该方式下，具体有如下一种可选的情况。
若满足第四预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，第四预设条件为码率小于或等于第一码率阈值A1，A1为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2]中的任意一个值；若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四，第五预设条件为码率大于第二码率阈值A2且目标码长小于或等于第一码长阈值C，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，A1小于A2，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-(K+Kcrc)/M，K为信息比特数目，Kcrc为校验比特数目；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。其中，如果第四预设条件是小于第一码率阈值A1，则第五预设条件可以是码率大于或等于第二码率阈值A2且目标码长小于或等于第一码长阈值C。
本方式中，可选地，第四预设条件为码率小于或等于1/4或1/3，第五预设条件为码率大于或等于1/2且目标码长小于第一码长阈值C，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-(K+Kcrc)/M，若满足第四预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。
本实施方式中，通信设备可以比较码率和码率阈值、目标码长与目标码长阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
本实施方式中，进一步考虑码长，与实施方式一相比相比能够保证没有明显性能差的情况，性能最稳定。
三、通信设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，该方式下，具体有如下一种可选的情况。
若码率小于或等于第三码率阈值A3，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，A3为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，2/5]中的任意一个值；若码率大于A3且小于或等于第四码率阈值A4，则使用缩短方式二，A4为集合[1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值，若码率大于或等于A4，则使用缩短方式三或缩短方式四。
本方式中，可选地，A3为1/4，A4为1/2，若码率小于或等于1/4，则使用打孔方式二或打孔方式四；若码率大于1/4且小于1/2，则使用缩短方式二；若码率大于或等于1/2，则使用缩短方式三或缩短方式四。
本实施方式中，通信设备可以比较码率和两个预设的码率阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
四、通信设备根据码率和一个码率阈值确定使用的速率匹配方式，该方式下，具体有如下一种可选的情况。
若码率小于或等于第一码率阈值A1，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，若码率大于第一码率阈值采用A1，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四，A1可以为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，2/5]中任意一个。
本实施方式中，通信设备可以比较码率和一个预设的码率阈值，灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
本实施例提供的Polar码的速率匹配方法，通信设备确定出码率后，通过比较码率和码率阈值、信息比特数目与信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通过比较码率和码率阈值、目标码长与目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，通过比较码率和两个预设的码率阈值确定使用的速率匹配方式，可灵活地选择打孔/缩短方式，如低码率采用打孔，高码率或中码率采用缩短，使得不同编码参数下都有较好的性能，克服打孔/缩短过程中导致的性能损失。
对于接收设备而言，接收设备对接收到的待译码信息解调后得到LLR序列，接收设备对LLR序列采用解速率匹配和译码操作。解速率匹配和译码操作的过程具体如下：接收设备获取待译码信息的码率R和编码参数阈值，编码参数阈值包括码率阈值、信息比特阈值或目标码长阈值，接收设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率、码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，最终确定发送设备采用缩短还是打孔的速率匹配方式，图4为本申请提供的一种Polar码的解速率匹配方法实施例的流程图，如图4所示，本实施例的方法可以包括：
S201、接收设备获取待译码信息。
S202、接收设备确定码率。
其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数。
S203、接收设备根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，接收设备根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，接收设备根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式。
S204、接收设备根据所确定的速率匹配方式对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。
S203中确定所选的速率匹配方式，具体的详细过程与图3所示实施例中描述的类似，此处不再赘述。
如果发送设备采用缩短方式，那么译码时缩短的比特位置的LLR设为一个较大的值(具体符号根据实际编码的符号)进行译码；如果发送设备速率匹配采用打孔方式，那么译码时打孔的比特位置的LLR设为0进行译码。通过上述操作，接收设备可以顺利完成解速率匹配过程以及译码过程。
本申请可以根据上述方法示例对发送设备和接收设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请各实施例中对模块的划分是示意性的，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。
图5为本申请提供的一种Polar码的速率匹配装置实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的装置可以包括：获取模块11、处理模块12，其中，获取模块11用于获取待编码信息或者待译码信息，处理模块12用于确定码率R，其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数。根据码率和码率阈值、信息比特数目和信息比特阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率和码率阈值、目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，或者，根据码率和两个码率阈值确定使用的速率匹配方式，速率匹配方式为打孔方式或缩短方式。根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对待译码信息进行Polar码的解速率匹配。
如果该通信设备是发送设备时，获取模块11用于获取待编码信息，处理模块12用于根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的速率匹配。如果该通信设备是接收设备时，获取模块11用于获取待译码信息，处理模块12用于根据所确定的速率匹配方式对待编码信息进行Polar码的解速率匹配。
具体的打孔方式和缩短方式可参见图3所示实施例中具体描述部分，此处不再赘述。
可选的，确定模块12用于：若满足第一预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种。
若满足第二预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四。
若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。
第一预设条件和第二预设条件可参见图3所示实施例中具体描述部分，此处不再赘述。
进一步地，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/5且信息比特数目小于或等于信息比特阈值100，或者，码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值30；第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
或者，第一预设条件为：码率小于码率阈值1/4且信息比特数目小于或等于信息比特阈值200，第二预设条件为码率大于码率阈值3/4；
确定模块12具体用于：若满足第一预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若满足第二预设条件，则使用缩短方式一或缩短方式三，若不满足第一预设条件和第二预设条件，则使用缩短方式二。
可选的，确定模块12用于：
若满足第三预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。第三预设条件可参见图3所示实施例中具体描述部分，此处不再赘述。
进一步地，第三预设条件为码率小于或等于1/5，且信息比特数目小于或等于100；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于30；或者，第三预设条件为码率小于或等于1/4，且信息比特数目小于或等于200。确定模块12具体用于：
若满足第三预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四；若不满足第三预设条件，则使用缩短方式二、缩短方式三或缩短方式四。
可选的，确定模块12用于：若满足第四预设条件，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种；若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。第四预设条件和第五预设条件可参见图3所示实施例中具体描述部分，此处不再赘述。
进一步地，第四预设条件为码率小于或等于1/4或1/3，第五预设条件为码率大于1/2且目标码长小于第一码长阈值C；
确定模块具体用于：若满足第四预设条件，则使用打孔方式二或打孔方式四，若满足第五预设条件，则使用缩短方式一、缩短方式三或缩短方式四；若不满足第四预设条件和第五预设条件，则使用缩短方式二。
可选的，确定模块12用于：
若码率小于或等于第三码率阈值A3，则使用打孔方式一、打孔方式二、打孔方式三和打孔方式四中的任意一种，A3为集合[1/12，1/6，1/5，1/4，1/3，2/5]中的任意一个值；
若码率大于A3且小于第四码率阈值A4，则使用缩短方式二，A4为集合[1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值；
若码率大于或等于A4，则使用缩短方式三或缩短方式四。
进一步地，A3为1/4，A4为1/2，确定模块12具体用于：若码率小于或等于1/4，则使用打孔方式二或打孔方式四；若码率大于或等于1/4且小于1/2，则使用缩短方式二；若码率大于或等于1/2，则使用缩短方式三或缩短方式四。
本实施例的装置，可以用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6为本申请提供的一种Polar码的速率匹配实体装置示意图，该装置1100包括：
收发器1101，用于获取待编码信息或者待译码信息。
存储器1103，用于存储存储程序指令，该存储器还可以是flash(闪存)。
处理器1102，用于调用并执行存储器中的程序指令，以实现图3所示的Polar码的速率匹配方法中的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器1103既可以是独立的，也可以跟处理器1102集成在一起。
当存储器1103是独立于处理器1102之外的器件时，装置1100还可以包括：
总线1104，用于连接存储器1103和处理器1102。
该装置可以用于执行上述方法实施例中通信设备对应的各个步骤和/或流程。
本申请还提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，当Polar码的速率匹配装置的至少一个处理器执行该执行指令时，Polar码的速率匹配装置执行上述的各种实施方式提供的速率匹配方法。
本申请还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。Polar码的速率匹配装置的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得Polar码的速率匹配装置实施上述的各种实施方式提供的Polar码的速率匹配方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (8)

1.一种Polar码的速率匹配方法，其特征在于，包括：
通信设备获取待编码信息或者待译码信息；
通信设备确定码率R，其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数；
所述通信设备根据所述码率和码率阈值、所述目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，所述速率匹配方式为缩短方式；
所述通信设备根据所确定的速率匹配方式，对所述待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对所述待译码信息进行Polar码的解速率匹配；
所述通信设备根据所述码率和码率阈值、所述目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，包括：
若满足第五预设条件，则确定使用的速率匹配方式为缩短方式三；其中，所述第五预设条件为所述目标码长小于所述目标码长阈值，并且所述码率大于第二码率阈值A2；
所述缩短方式三为根据打孔数目和预设缩短位置缩短；所述缩短方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为所述待编码信息的母码长度，所述预设缩短位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，所述预设缩短位置为序号为3N/4+1～N的比特和序号为i的比特，i根据下述公式确定：
i＝3N/4-┌((P–N/4)/2)┐+1，…，3N/4
i＝N/2-└((P–N/4)/2)┘+1，…，N/2；
符号┌┐表示向上取整，符号└┘表示向下取整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第五预设条件为所述码率大于1/2且目标码长小于第一码长阈值C，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-K)/M。
4.一种Polar码的速率匹配装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待编码信息或者待译码信息；
处理模块，用于确定码率R，其中，R＝K/M，K为信息比特数目，或者，K为信息比特数目与校验比特数目之和，M为目标码长，K和M为正整数；根据所述码率和码率阈值、所述目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式，所述速率匹配方式为缩短方式；根据所确定的速率匹配方式对所述待编码信息进行Polar码的速率匹配，或者对所述待译码信息进行Polar码的解速率匹配；
所述处理模块用于根据所述码率和码率阈值、所述目标码长和目标码长阈值确定使用的速率匹配方式时，具体用于：
若满足第五预设条件，则确定使用的速率匹配方式为缩短方式三；其中，所述第五预设条件为所述目标码长小于所述目标码长阈值，并且所述码率大于第二码率阈值A2；
所述缩短方式三为根据打孔数目和预设缩短位置缩短；所述缩短方式三中，打孔数目P≤N/4时，N为所述待编码信息的母码长度，所述预设缩短位置为从前往后的P个比特，P>N/4时，所述预设缩短位置为序号为3N/4+1～N的比特和序号为i的比特，i根据下述公式确定：
i＝3N/4-┌((P–N/4)/2)┐+1，…，3N/4
i＝N/2-└((P–N/4)/2)┘+1，…，N/2；
符号┌┐表示向上取整，符号└┘表示向下取整。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，A2为集合[1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6]中的任意一个值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第五预设条件为所述码率大于1/2且目标码长小于第一码长阈值C，C＝(N/2)*(1+β)，其中，β＝1/4*(1-K)/M。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有执行指令，当至少一个处理器执行所述执行指令时，执行权利要求1-3任一项所述的方法。
8.一种Polar码的速率匹配装置，包括：收发器、存储器和处理器，其特征在于，
所述收发器用于获取待编码信息或者待译码信息；
所述存储器用于存储程序指令；
所述处理器用于调用存储器中的程序指令执行权利要求1-3任一项所述的方法。
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