CN112438023A - 极化编码和解码 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了用于执行极化编码或解码的方法、设备和计算机可读介质。在一种用于通信的方法中，包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列被生成；多个信息比特的至少一个附加序列通过改变初始顺序被生成，以使得在初始序列和附加序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值；初始序列和附加序列使用极化码被编码；以及经编码的初始序列和经编码的附加序列被传输给接收设备。本公开的实施例改进了极化编码和解码的性能。

Description

极化编码和解码

技术领域

本公开的实施例总体上涉及无线通信，并且具体地涉及用于执行极化编码或解码的方法、设备和计算机可读介质。

背景技术

极化码被用作新无线电(NR)增强型移动宽带(eMBB)控制信道编码解决方案。据研究，极化码具有低复杂度、低时延和无误差底限效应的益处。因此，它还可以使用在超可靠低时延通信(URLLC)和大规模机器类型通信(mMTC)中。

在信息论中，极化码是线性块纠错码。码构造基于将物理信道变换为虚拟外部信道的短内核码的多递归级联。当递归的数目变大时，虚拟信道倾向于具有高可靠性或低可靠性(换言之，它们会极化)，并且数据比特被分配给最可靠的信道。

发明内容

总体上，本公开的示例实施例提供了用于执行极化编码或解码的方法、设备和计算机可读介质。

在第一方面，提供了一种用于通信的方法。该方法包括：生成包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列。该方法还包括：通过改变初始顺序来生成多个信息比特的至少一个附加序列，以使得在初始序列和附加序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值。该方法进一步包括：使用极化码对初始序列和附加序列进行编码。该方法进一步包括：向接收设备传输经编码的初始序列和经编码的附加序列。

在第二方面，提供了一种用于通信的方法。该方法包括：从发射设备接收通过使用极化码对多个序列进行编码而生成的多个经编码的序列，多个序列包括按照不同顺序的多个信息比特，这些顺序被确定以使得在多个序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值。该方法还包括：使用极化码对多个经编码的序列进行处理，以获得软信息值的多个经处理的序列。该方法进一步包括：基于顺序来合并多个经处理的序列，以获得多个信息比特。

在第三方面，提供了一种发射设备。发射设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为，与至少一个处理器一起，使发射设备：生成包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列。至少一个存储器和计算机程序代码还被配置为，与至少一个处理器一起，使发射设备：通过改变初始顺序来生成多个信息比特的至少一个附加序列，以使得在初始序列和附加序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值。至少一个存储器和计算机程序代码还被配置为，与至少一个处理器一起，使发射设备：使用极化码对初始序列和附加序列进行编码。至少一个存储器和计算机程序代码还被配置为，与至少一个处理器一起，使发射设备：向接收设备传输经编码的初始序列和经编码的附加序列。

在第四方面，提供了一种接收设备。接收设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为，与至少一个处理器一起，使接收设备：从发射设备接收通过使用极化码对多个序列进行编码而生成的多个经编码的序列，多个序列包括按照不同顺序的多个信息比特，这些顺序被确定以使得在多个序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值。至少一个存储器和计算机程序代码还被配置为，与至少一个处理器一起，使接收设备：使用极化码对多个经编码的序列进行处理，以获得软信息值的多个经处理的序列。至少一个存储器和计算机程序代码进一步被配置为，与至少一个处理器一起，使接收设备：基于顺序来合并多个经处理的序列，以获得多个信息比特。

在第五方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有指令。这些指令当在设备的至少一个处理器上被执行时，使该设备执行根据第一方面或第二方面的方法。

将理解，概述章节并非旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过在附图中对本公开的一些实施例的更详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是本公开的实施例可以在其中实现的通信环境的示意图；

图2是基本极化码结构的示意图；

图3是图示了根据本公开的一些实施例的在发射设备与接收设备之间的极化编码和解码的过程的示意图；

图4示出了根据本公开的一些实施例的示例方法的流程图；

图5是图示了生成至少一个附加序列可以在何处实现的示意图；

图6示出了根据本公开的一些其他实施例的示例方法的流程图；

图7是图示了根据本公开的一些实施例的用于合并软信息值的交织模式的示例的示意图；

图8是图示了根据本公开的一些实施例的用于合并软信息值的交织模式的另一示例的示意图；

图9是图示了根据本公开的一些实施例的仿真性能增益的曲线图；

图10是图示了根据本公开的一些实施例的用于性能评估的仿真结果的曲线图；以及

图11是适合于实现本公开的实施例的设备的简化框图。

贯穿附图，相同或相似的参考标号表示相同或相似的元素。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例来描述本公开的原理。将理解，这些实施例仅出于说明的目的被描述，并且帮助本领域的技术人员理解和实现本公开，而没有暗示对本公开的范围的任何限制。本文中描述的本公开可以按照除了下文描述的方式以外的各种方式来实现。

在下面的描述和权利要求中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

如本文中使用的，术语“网络设备”或“基站”(BS)是指能够提供或托管小区或覆盖范围的设备，终端设备可以在小区或覆盖范围中通信。网络设备的示例包括但不限于节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、下一代NodeB(gNB)、远程无线电单元(RRU)、无线电头(RH)、远程无线电头(RRH)、低功率节点(诸如毫微微节点、微微节点)等。为了论述的目的，在下文中，将参考eNB或gNB作为网络设备的示例来描述一些实施例。

如本文中使用的，术语“终端设备”是指具有无线或有线通信能力的任何设备。终端设备的示例包括但不限于用户设备(UE)、个人计算机、台式机、移动电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、图像捕获设备(诸如数码相机)、游戏设备、音乐存储和回放设备、或者启用无线或有线互联网访问和浏览的互联网设备等。为了论述的目的，在下文中，将参考UE作为终端设备的示例来描述一些实施例，并且术语“终端设备”和“用户设备”(UE)可以在本公开的上下文中互换使用。

本文中使用的术语“电路系统”可以是指以下中的一项或多项或全部：(a)仅硬件电路实施方式(诸如仅在模拟和/或数字电路系统中的实施方式)，以及(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如果适用)：(i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)具有软件的(多个)硬件处理器(包括(多个)数字信号处理器)、软件和(多个)存储器的任何部分，这些部分一起工作以使装置(诸如移动电话或服务器)执行各种功能，以及(c)(多个)硬件电路和/或(多个)处理器，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，其需要软件(例如，固件)用于操作，但是当软件不需要用于操作时其可以不存在。

电路系统的这种定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中。作为另一示例，如本申请中使用的，术语“电路系统”也覆盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器和其(或它们的)随附软件和/或固件的一部分的实施方式。术语电路系统还覆盖(例如并且在适用于特定权利要求元素的情况下)用于移动设备的基带集成电路或处理器集成电路、或者服务器、蜂窝网络设备、或其他计算或网络设备中的类似集成电路。

如本文中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。术语“包括”及其变体将被解读为开放术语，其意指“包括但不限于”。术语“基于”将被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”将被解读为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”将被解读为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以是指不同对象或相同对象。下文可以包括显式和隐式的其他定义。

在一些示例中，值、过程或装置被称为“最好”、“最低”、“最高”、“最小”、“最大”等。将明白，这样的描述旨在指示可以在许多所使用的功能替代物之中作出选择，并且这样的选择不需要比其他选择更好、更小、更高、或以其他方式更优选。

图1是本公开的实施例可以在其中实现的通信环境100的示意图。通信环境100可以包括网络设备110，网络设备110为在其覆盖范围内的多个终端设备120、130提供无线连接。终端设备120和130可以经由无线传输信道115或125与网络设备110通信，和/或经由传输信道135彼此通信。

将理解，如图1中示出的网络设备的数目和终端设备的数目仅用于说明的目的，而没有暗示任何限制。通信环境100可以包括被适配用于实现本公开的实施例的任何合适数目的网络设备和终端设备。另外，将明白，在这些网络设备和终端设备之间可以存在各种无线通信以及有线通信(如果需要)。

通信环境100中的通信可以符合任何合适的标准，包括但不限于，全球移动通信系统(GSM)、移动物联网的扩展覆盖全球系统(EC-GSM-IoT)、长期演进(LTE)、LTE演进、高级LTE(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)等。

此外，通信环境100中的通信可以根据当前已知或将来要开发的任何世代的通信协议来执行。通信协议的示例包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、第五代(5G)通信协议。

通过说明性示例的方式，本文中描述的各种示例实施方式或技术可以应用于各种终端设备，诸如机器类型通信(MTC)终端设备、增强型机器类型通信(eMTC)终端设备、物联网(IoT)终端设备、和/或窄带IoT终端设备。

IoT可以是指日益增长的对象组，该对象组可以具有互联网或网络连接，从而这些对象可以向其他网络设备发送信息并且从其他网络设备接收信息。例如，许多传感器类型应用或设备可以监测物理条件或状态，并且可以例如在事件发生时向服务器或其他网络设备发送报告。机器类型通信(MTC或机器到机器通信)的特征例如可以在于，在具有或没有人类干预的情况下在智能机器之间的全自动数据生成、交换、处理和致动。

此外，在示例实施方式中，终端设备或UE可以是具有URLLC应用的UE/终端设备。小区(或多个小区)可以包括连接到该小区的多个终端设备，包括不同类型或不同类别的终端设备，例如包括MTC、NB-IoT、URLLC类别、或其他UE类别。

各种示例实施方式可以应用于各种各样的无线技术或无线网络，诸如LTE、LTE-A、5G、cmWave、和/或mmWave频带网络、IoT、MTC、eMTC、URLLC等、或任何其他无线网络或无线技术。这些示例网络或技术仅被提供作为说明性示例，并且各种示例实施方式可以应用于任何无线技术/无线网络。

如上文提到的，极化编码是一种用于接近通信信道容量的新颖且有希望的信道编码解决方案，其是由Erdal Arikan开发的线性块码。它是具有明确构造以实现对称二进制输入、离散、无记忆信道(BI-DMC)的容量的第一信道码。极化码具有与最先进的码(如LDPC)相当的性能且有时甚至具有更好的性能，并且同时极化码的解码复杂度低。这些特征使极化码对于许多应用(如数字通信和存储)非常有吸引力。

另一方面，重复是一种扩展用于终端设备(诸如IoT设备)的覆盖范围的有效方法。此外，在用于URLLC的一些设计中，eNB甚至可以传输多个复制件以减少时延。常规解决方案是传输相同的复制件或不同的循环缓冲区比特以用于合并。

多个副本的传输也即所谓的追加合并。性能次于其他合并方法，例如，增量冗余(IR)合并。另一类方法是基于循环缓冲区通过不同副本来构造更大的极化码。性能优于追加合并。然而，存在母码长度的限制。如果最大的所支持的母码长度为1024，则不可能使用具有1024母码长度的两个副本来构造一个2048码。此外，对于URLLC，更大的码花费更多的解码时间，因此对于一些场景，这不是用于URLLC的最佳解决方案。

另外，在另一常规解决方案中，不同的副本在后来的解码中进一步被构造为更大的极化码。重传为映射到具有不同可靠性的子信道的不同比特提供了进一步的保护。缺点是，当存在最大母码长度的限制时，也即码图不能扩展时，该解决方案不是可行的。另一缺点是时延，当更多副本被打包在一起时，时延会增加。

(多位)发明人发现，为了加快解码时延，并行解码解决方案可以被使用。这对于要求非常低的解码时延的URLLC是非常有用的。在并行解码解决方案中，2比特、4比特、8比特或更多比特可以同时被解码，因此解码时延被削减50％、75％或更多。重复和合并在一些常规解决方案中没有被考虑，并且不良子信道的可靠性没有被改进。基于该多比特解码架构，本公开提出了一种基于极化码的新颖传输解决方案，其可以改进解码性能而没有解码时延的任何损失。

特别地，在所提出的解决方案中，并行解码架构包括多个解码序列，其中每个集合中的信息比特被同时解码。这可以被使用在极化编码/解码中。基本极化码结构在图2中示出，其中可以传输与大小为4的Kronecker矩阵相对应的最大4比特210至216。参考标号220至226是指“异或”运算符。如果两比特并行解码被使用，则存在两个解码集合，每个解码集合包含两个信息比特。换言之，一个解码集合可以是比特210和212，并且另一解码集合可以是比特214和216。在其他场景中，也可以有可能同时解码4个比特。对于URLLC，因为可靠性的要求可能非常高，所以多个信息副本可以例如使用极化编码/解码在不同资源块上同时被传输。

如所提到的，极化码的一般原理是，不同子信道的可靠性是不同的，并且因此显示出极化效应。在编码中，最不可靠的子信道中的一些子信道用于传输冻结比特，也即已知比特。然而，用于传输信息比特的其余子信道的可靠性也是不同的。

(多位)发明人发现，使用极化编码/解码的传输的性能瓶颈是用于传输信息比特的相对较不可靠的子信道，并且所传输的分组的块错误率(BLER)被这些较不可靠的子信道所限制。尽管重复可以改进可靠性，但是较不可靠的子信道仍然较不可靠。最佳传输解决方案是，用于传输信息比特的所有子信道都具有相等的可靠性，也即，理想极化，尽管这对于极化码(尤其是对于小数据)是困难的。

鉴于前述分析和已有解决方案中的问题，本公开的实施例提出了一种新交织合并重复解决方案，其构建在并行解码结构之上。通过不同重复副本的并行编码/解码序列内的不同比特映射，该解决方案改进了较不可靠的子信道的极化效果。因此，它改进了总的解码性能。另外，与常规解决方案相比，该结构具有低解码时延的益处，因为它不需要构造更大的码字。

概言之，本公开的实施例的新颖特征如下。一种新极化码传输解决方案，具有用于并行编码/解码序列的信息比特的不同交织模式。一种解码方法，其利用与所提出的交织编码结构相对应的交织合并方式，用于在解码期间合并软信息值。用于并行解码序列内部的信息比特的交织解决方案被提出，从而最佳性能可以被实现。

利用本公开的实施例，在极化编码之后多个信息比特的可靠性被使得基本上相等，并且因此极化编码和解码的性能被改进。在下文中，将参考图3-图8详细描述根据本公开的一些实施例。

图3是图示了根据本公开的一些实施例的在发射设备与接收设备之间的极化编码和解码的过程的示意图300。在本公开的上下文中，为了论述的简单并且不失一般性，通信环境100中的网络设备110可以被描述为发射设备，并且通信环境100中的终端设备120可以被描述为接收设备。将明白，在一些其他通信场景中，终端设备120可以是发射设备，并且网络设备110可以是接收设备。

一般地，发射设备110可以向接收设备120传输信息以用于通信。例如，所传输的信息可以是数据信息、控制信息等。在传输之前，发射设备110可以使用极化码对信息执行编码(诸如信道编码)，以便改进传输质量。相对应地，接收设备120可以接收经编码的信息，并且通过使用极化码对经编码的信息进行解码来获得信息。

在下文中，将参考图4来描述在发射设备110处执行的用于编码和传输信息的各种操作，而稍后将参考图6来描述在接收设备120处执行的用于接收和解码信息的各种操作。

图4示出了根据本公开的一些实施例的示例方法400的流程图。如所指出的，方法400可以在发射设备处实现，发射设备诸如是图1中示出的网络设备110或终端设备120、130。出于论述的目的，将参考图1和图3来描述方法400。

在框410处，发射设备110例如基于要传输给接收设备120的信息来生成初始序列310。初始序列310包括按照初始顺序的多个信息比特315-1至315-N(统称为信息比特315)。在本公开的上下文中，信息比特的序列也可以被称为数据块或块。

在框420处，发射设备110通过改变初始顺序来生成多个信息比特315的至少一个附加序列320。针对至少一个附加序列320的对初始顺序的改变被执行以使得：在初始序列310和附加序列320的极化编码之后，多个信息比特315的可靠性方差小于预定值。

换言之，初始序列310和至少一个附加序列320具有相同的信息比特315，但是信息比特315的顺序在初始序列310和至少一个附加序列320中是不同的。另外，针对至少一个附加序列320的信息比特315的顺序被选择，以使在初始序列310和附加序列320的极化编码之后，信息比特315的可靠性方差小于预定值。例如，此处的预定值可以基于技术环境和设计要求等来合理地确定。

如上文提到的，极化编码中不同子信道的可靠性是不同的。通过在至少一个附加序列320中改变信息比特315的初始顺序，不同的经编码的序列中的特定信息比特(诸如信息比特315-1)可能通过不同的子信道，而不是在所有初始序列和附加序列具有信息比特315的相同初始顺序的情况下那样，总是通过同一子信道。以这种方式，信息比特315的可靠性可以被平均，也即，信息比特315的可靠性方差可以减小到低于预定值，并且在一些实施例中甚至接近零。

为了更详细地解释，假定在初始序列310和至少一个附加序列320中存在K个信息比特，并且在接收设备120处存在N个序列将被并行解码，也即，至少一个附加序列320的数目为N-1。令

是在序列j上传输的比特i。对于合并方法C，最佳比特映射可以被定义为使以下方程最小化：

从该方程可以看出，当存在足够的附加序列时，有可能使得在接收端处的合并后的序列中的所有信息比特315具有相同的可靠性，也即，在初始序列310和附加序列320的极化编码之后，信息比特315的可靠性方差可以接近零。

因此，在一些其他实施例中，至少一个附加序列320可以被生成以使得信息比特315的可靠性方差被最小化。换言之，当定义了合并方法时，例如简单的最大比合并，针对至少一个附加序列320的信息比特315的顺序可以通过以下来获得：如果编码/解码序列不大，也就是说，它包括小数目的信息比特，则检查所有可能的顺序组合。以这种方式，极化编码/解码的性能可以被优化。

如果编码/解码序列非常大，也即包括大数目的信息比特，则有可能采用一些其他合适的方法来接近最佳性能，例如通过随机分布。也就是说，至少一个附加序列320可以通过随机地改变初始顺序来生成。以这种方式，用于确定针对至少一个附加序列320的信息比特315的顺序的计算复杂度可以减小。

在一些实施例中，通过基于至少一个附加序列320的数目、极化编码的编码结构、和/或编码结构的子信道的可靠性来改变信息比特315的初始顺序，至少一个附加序列320可以被生成。原因是，这些因素可能影响至少附加序列320中的信息比特315的最佳顺序。以这种方式，用于至少一个附加序列320的信息比特315的顺序可以更高效地被确定。

在实践中，生成至少一个附加序列320的实施方式可以具有各种选择。图5是图示了生成至少一个附加序列320可以在何处实现的示意图500。如所示出的，至少一个附加序列320的生成可以在介质访问控制(MAC)层510中执行，在物理(PHY)层520中执行，和/或在MAC层510与PHY层520之间(也即，在路径515和525中)执行。如果生成是在MAC层510与PHY层520之间执行的，或者作为MAC层510的一部分而执行的，则对PHY层520没有规范上的影响。另外，解码增强可以取决于具体实施方式。

参考回到图4，在框430处，发射设备110使用极化码对初始序列310和附加序列320进行编码。换言之，发射设备110对初始序列310和附加序列320执行极化编码。在执行极化编码时，各种编码算法可以被利用，包括已有的极化编码算法以及未来将要开发的可能其他的极化编码算法。

另外，尽管图3示出了初始序列310和附加序列320被并行编码，但是在其他实施例中其他合适的编码方式可以被采用，例如串行编码或它们的组合。尽管图3示出了信息比特315被串行编码，但是在其他实施例中其他合适的编码方式可以被采用，例如并行编码或它们的组合。

在框440处，发射设备110向接收设备120传输经编码的初始序列330和经编码的附加序列340。在一些实施例中，发射设备110可以经由如图1中示出的传输信道115来传输经编码的初始序列330和经编码的附加序列340。在下文中，将参考图6来描述在接收设备120处执行的各种操作，这些操作用于接收和获得由发射设备110传输的信息比特315。

图6示出了根据本公开的一些其他实施例的示例方法600的流程图。如所指出的，方法600可以在接收设备处实现，接收设备诸如是图1中示出的网络设备110或终端设备120、130。出于论述的目的，将参考图1和图3来描述方法600。

在框610处，接收设备120从发射设备110接收多个经编码的序列330、340，多个经编码的序列330、340通过使用极化码对多个序列310、320进行编码而被生成。多个序列310、320包括按照不同顺序的多个信息比特315。如上文描述的，这些顺序被确定以使得：在多个序列310、320的极化编码之后，多个信息比特315的可靠性方差小于预定值。这里的预定值可以基于技术环境和设计要求等合理地被确定。

在框620处，接收设备120使用极化码对多个经编码的序列330、340进行处理，以获得软信息值355-1至355-N(统称为软信息值355)的多个经处理的序列350、360。软信息值355可以是实数，并且可以对应于信息比特315。类似于信息比特315，经处理的序列350、360中的软信息值355的顺序是不同的。

在一些实施例中，如果多个经编码的序列330、340仅包括两个经编码的序列，则接收设备120可以处理两个经编码的序列中的第一经编码的序列，以并行获得软信息值的第一有序集合，并且处理两个经编码的序列中的第二经编码的序列，以并行获得与软信息值的第一有序集合相对应的软信息值的第二有序集合。换言之，第一有序集合和第二有序集合两者都对应于初始序列310和附加序列320中的相同信息比特。以这种方式，与逐个地处理经编码的序列330、340中的软信息值相比，解码性能可以被改进。

在框630处，基于序列310、320中信息比特315的顺序，接收设备120合并多个经处理的序列350、360，以获得多个信息比特315。例如，这些顺序可以在多个经编码的序列330、340的传输之前预先确定，并且接收设备120可以是已知的。也就是说，接收设备120可以采用与序列310、320中的信息比特315的顺序相匹配的预定合并方式，来合并从多个经处理的序列350、360获得的软信息值355。在合并之后，接收设备120可以例如通过树修剪(路径选择)来执行比特判决，以确定信息比特315的值。

如上文论述的，在一些实施例中，多个经编码的序列350、360可以仅包括两个经编码的序列，并且软信息值的两个对应的有序集合可以从两个经编码的序列被获得。在这些实施例中，接收设备120可以根据交织模式来合并软信息值的第一有序集合和第二有序集合。以这种方式，接收设备120可以正确地合并与信息比特315的相同信息比特相对应的软信息值。在下文中，参考图7和图8来描述交织模式的一些示例。

图7是图示了根据本公开的一些实施例的用于合并软信息值的交织模式700的示例的示意图。如所示出的，交织模式700涉及软信息值的两个序列。除了其他软信息值之外，第一序列还包括软信息值710和712，并且它们构成软信息值的第一有序集合701且可以被并行处理。软信息值710和712是第一有序集合701中的第一软信息值和第二软信息值。

同样地，除了其他软信息值之外，第二序列还包括软信息值720和722，并且它们构成软信息值的第二有序集合702且可以被并行处理。软信息值720和722是第二有序集合702中的第一软信息值和第二软信息值。图7还示出了与两个序列有关的极化结构，其中参考标号715和725是指“异或”运算符。

为了获得与第一有序集合701和第二有序集合702中的软信息值相对应的信息比特，接收设备120可以根据交织模式700来合并第一有序集合701和第二有序集合702。例如，接收设备120可以将软信息值710与软信息值722合并，并且将软信息值712与软信息值720合并。以这种方式，编码/解码性能被改进并且合并的复杂度相对低。

图8是图示了根据本公开的一些实施例的用于合并软信息值的交织模式800的另一示例的示意图。如所示出的，交织模式800涉及软信息值的两个序列。除了其他软信息值之外，第一序列还包括软信息值810、810、814和816，并且它们构成软信息值的第一有序集合801且可以被并行处理。软信息值810、810、814和816是第一有序集合801中的第一软信息值、第二软信息值、第三软信息值和第四软信息值。

同样地，除了其他软信息值之外，第二序列还包括软信息值818、820、822和824，并且它们构成软信息值的第二有序集合802且可以被并行处理。软信息值818、820、822和824是第二有序集合802中的第一软信息值、第二软信息值、第三软信息值和第四软信息值。图8还示出了与两个序列有关的极化结构，其中参考标号830至844是指“异或”运算符。

为了获得与第一有序集合801和第二有序集合802中的软信息值相对应的信息比特，接收设备120可以根据交织模式800来合并第一有序集合801和第二有序集合802。例如，接收设备120可以将软信息值810与软信息值820合并，将软信息值812与软信息值824合并，将软信息值814与软信息值818合并，并且将软信息值816与软信息值822合并。以这种方式，与图7相比，编码/解码性能以更复杂的合并为代价进一步被改进。

图9是图示了根据本公开的一些实施例的仿真性能增益的曲线图900。在仿真中，两个简单但有说服力的解决方案被比较。一种解决方案是简单的追加合并解决方案，并且另一种解决方案是根据本公开的实施例的示例解决方案。另外，仅基本极化码结构(也即，仅两个子信道和子信道上的两个比特)可以被同时解码。在图9中，横轴是指信噪比(SNR)并且纵轴是指以dB为单位的增益。

在仿真中，增益910通过检查针对追加合并解决方案的SNR来计算，从而其可以具有相比于根据本公开的实施例的示例解决方案相同的BER。从图9可以看出，根据本公开的实施例平均提供了大约1dB的增益。该仿真可以评估子信道的合并效果。

图10是图示了根据本公开的一些实施例的用于性能评估的仿真结果的曲线图1000。在仿真中，包括根据本公开的实施例的示例解决方案在内的四个解决方案被比较。在图10中，曲线1010-1030是指具有不同数目的解码路径(分别为1、2和4)的常规编码/解码传输解决方案，并且曲线1040是指根据本公开的实施例的示例解决方案。在图10中，横轴是指SNR并且纵轴是指BLER。

在仿真中，要传输的信息比特的数目为K＝12，循环冗余校验(CRC)比特的数目为C＝6，输出比特的数目为N＝16，并且两个数据块(或序列)被同时传输。常规解决方案传输两个相同的序列，并且在解码之前将它们合并。根据本公开的实施例的示例解决方案传输具有本文中提出的信息比特布置的两个数据块，分别利用两个解码器处理这些数据块，并且然后执行合并。

如从图10中可以看出的，根据本公开的实施例在1％的BLER时优于常规解决方案0.3dB，并且在0.1％的BLER时优于常规解决方案0.5dB。注意，根据本公开的实施例的示例解决方案的BLER比常规解决方案更快地降低，也即，具有更高的斜率，这使得其对于更高的SNR具有更高的性能增益。对于URLLC，例如BLER要求可能是1e-5，因此多于1dB的增益可以被预期。该值在编码中被认为是非常高的。

在一些实施例中，一种用于执行方法400的装置(例如，网络设备110或终端设备120、130)可以包括用于执行方法400中的对应步骤的相应部件。这些部件可以按任何合适的方式来实现。例如，它可以通过电路系统或软件模块来实现。

在一些实施例中，该装置包括：用于生成包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列的部件；用于通过改变初始顺序来生成多个信息比特的至少一个附加序列，以使得在初始序列和附加序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值的部件；用于使用极化码对初始序列和附加序列进行编码的部件；以及用于向接收设备传输经编码的初始序列和经编码的附加序列的部件。

在一些实施例中，至少一个附加序列被生成以使得可靠性方差被最小化。

在一些实施例中，至少一个附加序列通过随机地改变初始顺序而被生成。

在一些实施例中，至少一个附加序列在以下至少一者处被生成：在介质访问控制(MAC)层中、在物理(PHY)层中、以及在MAC层与PHY层之间。

在一些实施例中，至少一个附加序列通过基于以下至少一者来改变初始顺序而被生成：至少一个附加序列的数目、极化编码的编码结构、以及编码结构的子信道的可靠性。

在一些实施例中，一种用于执行方法600的装置(例如，网络设备110或终端设备120、130)可以包括用于执行方法600中的对应步骤的相应部件。这些部件可以按任何合适的方式来实现。例如，它可以通过电路系统或软件模块来实现。

在一些实施例中，该装置包括：用于从发射设备接收通过使用极化码对多个序列进行编码而生成的多个经编码的序列的部件，多个序列包括按照不同顺序的多个信息比特，这些顺序被确定以使得在多个序列的极化编码之后，多个信息比特的可靠性方差小于预定值；用于使用极化码对多个经编码的序列进行处理，以获得软信息值的多个经处理的序列的部件；以及用于基于顺序来合并多个经处理的序列，以获得多个信息比特的部件。

在一些实施例中，用于处理多个经编码的序列的部件包括：用于响应于确定多个经编码的序列仅包括第一经编码的序列和第二经编码的序列，处理第一经编码的序列以并行获得软信息值的第一有序集合；以及处理第二经编码的序列，以并行获得与软信息值的第一有序集合相对应的软信息值的第二有序集合的部件。

在一些实施例中，用于合并多个经处理的序列的部件包括：用于根据交织模式来合并软信息值的第一有序集合和第二有序集合的部件。

在一些实施例中，用于合并多个经处理的序列的部件包括：用于响应于确定第一有序集合和第二有序集合每个包括两个软信息值，将第一有序集合中的第一软信息值与第二有序集合中的第二软信息值合并；以及将第一有序集合中的第二软信息值与第二有序集合中的第一软信息值合并的部件。

在一些实施例中，用于合并多个经处理的序列的部件包括：响应于确定第一有序集合和第二有序集合每个包括四个软信息值，将第一有序集合中的第一软信息值与第二有序集合中的第二软信息值合并；将第一有序集合中的第二软信息值与第二有序集合中的第四软信息值合并；将第一有序集合中的第三软信息值与第二有序集合中的第一软信息值合并；以及将第一有序集合中的第四软信息值与第二有序集合中的第三软信息值合并。

图11是适合于实现本公开的实施例的设备1100的简化框图。设备1100可以被视为如图1和图3中示出的网络设备110和终端设备120、130的进一步的示例实施例。因此，设备1100可以在网络设备110或终端设备120、130处实现，或者实现为网络设备110或终端设备120、130的至少一部分。

如所示出的，设备1100包括处理器1110、耦合到处理器1110的存储器1120、耦合到处理器1110的合适的发射器(TX)和接收器(RX)1140、以及耦合到TX/RX 1140的通信接口。存储器1120存储程序1130的至少一部分。TX/RX 1140用于双向通信。TX/RX 1140具有至少一个天线以促进通信，尽管在实践中本申请中提到的接入节点可以具有若干个天线。通信接口可以表示与其他网络元件通信所必要的任何接口，诸如用于eNB之间的双向通信的X2接口、用于移动性管理实体(MME)/服务网关(S-GW)与eNB之间的通信的S1接口、用于eNB与中继节点(RN)之间通信的Un接口、或用于eNB与终端设备之间通信的Uu接口。

程序1130被假定为包括程序指令，这些程序指令在由相关联的处理器1110执行时，使得设备1100能够根据如本文中参考图3至图10所论述的本公开的实施例进行操作。本文中的实施例可以通过由设备1100的处理器1110可执行的计算机软件，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合来实现。处理器1110可以被配置为实现本公开的各种实施例。此外，处理器1110和存储器1120的组合可以形成被适配为实现本公开的各种实施例的处理部件1150。

存储器1120可以具有适合于本地技术网络的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，作为非限制性示例，诸如非瞬态计算机可读存储介质、基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。尽管在设备1100中仅示出了一个存储器1120，但是在设备1100中可以存在若干物理上不同的存储器模块。处理器1110可以具有适合于本地技术网络的任何类型，并且作为非限制性示例可以包括以下一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、以及基于多核处理器架构的处理器。设备1100可以具有多个处理器，诸如在时间上从属于与主处理器同步的时钟的专用集成电路芯片。

本公开的装置和/或设备中包括的组件可以按各种方式实现，包括软件、硬件、固件或其任何组合。在一个实施例中，一个或多个单元可以使用软件和/或固件(例如，存储介质上存储的机器可执行指令)来实现。除了或代替机器可执行指令，装置和/或设备中的一部分或全部单元可以至少部分由一个或多个硬件逻辑组件实现。作为示例并且不带有限制，可以使用的说明性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)、专用标准产品(ASSP)、系统级芯片系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

通常，本公开的各种实施例可以用硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。一些方面可以用硬件来实现，而其他方面可以用可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现。虽然本公开的实施例的各个方面被图示并且描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是将明白，作为非限制性示例，本文中描述的框、装置、系统、技术或方法可以用硬件、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、或其某种组合来实现。

本公开还提供了有形地存储在非瞬态计算机可读存储介质上的至少一个计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可执行指令，诸如程序模块中包括的计算机可执行指令，计算机可执行指令在目标真实或虚拟处理器上的设备中被执行，以执行上文参考图4和6中的任何一个所描述的过程或方法。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。程序模块的功能可以根据各种实施例中的需要而在程序模块之间进行组合或拆分。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地设备或分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质中。

用于执行本公开的方法的程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以被提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，从而这些程序代码在由处理器或控制器执行时，使在流程图和/或框图中指定的功能/操作被实现。程序代码可以完全在机器上执行，部分在机器上执行，作为独立软件包执行，部分在机器上并且部分在远程机器上执行，或者完全在远程机器或服务器上执行。

上述程序代码可以体现在机器可读介质上，该机器可读介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储用于指令执行系统、装置或设备使用或与关联使用的程序。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、磁性、光学、电磁、红外、或半导体系统、装置或设备、或者前述的任何合适的组合。机器可读存储介质的更具体示例将包括具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备、或前述的任何合适的组合。

此外，尽管操作以特定顺序被描绘，但是这不应当被理解为要求这样的操作以所示出的特定顺序或以连续的顺序被执行，或者所有图示出的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，尽管上文的论述中包含若干具体实施例细节，但是这些细节不应当被解释为对本公开的范围的限制，而是应当被解释为可以是特定于特定实施例的特征的描述。在分离实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反地，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中实现，或以任何合适的子组合来实现。

尽管本公开已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言被描述，但是将理解，所附权利要求中限定的本公开不是必然限于上文描述的具体特征或动作。确切地说，上文描述的具体特征和动作被公开作为实现权利要求的示例形式。

Claims (21)

1.一种用于通信的方法，包括：

生成包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列；

通过改变所述初始顺序来生成所述多个信息比特的至少一个附加序列，以使得在所述初始序列和所述附加序列的极化编码之后，所述多个信息比特的可靠性方差小于预定值；

使用极化码对所述初始序列和所述附加序列进行编码；以及

向接收设备传输经编码的所述初始序列和经编码的所述附加序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个附加序列被生成以使得所述可靠性方差被最小化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个附加序列通过随机地改变所述初始顺序而被生成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个附加序列在以下至少一者处被生成：在介质访问控制(MAC)层中、在物理(PHY)层中、以及在所述MAC层与所述PHY层之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个附加序列通过基于以下至少一者来改变所述初始顺序而被生成：所述至少一个附加序列的数目、所述极化编码的编码结构、以及所述编码结构的子信道的可靠性。

6.一种用于通信的方法，包括：

从发射设备接收通过使用极化码对多个序列进行编码而生成的多个经编码的序列，所述多个序列包括按照不同顺序的多个信息比特，所述顺序被确定以使得在所述多个序列的极化编码之后，所述多个信息比特的可靠性方差小于预定值；

使用所述极化码对所述多个经编码的序列进行处理，以获得软信息值的多个经处理的序列；以及

基于所述顺序来合并所述多个经处理的序列，以获得所述多个信息比特。

7.根据权利要求6所述的方法，其中处理所述多个经编码的序列包括：

响应于确定所述多个经编码的序列仅包括第一经编码的序列和第二经编码的序列，

处理所述第一经编码的序列，以并行获得软信息值的第一有序集合；以及

处理所述第二经编码的序列，以并行获得与软信息值的所述第一有序集合相对应的软信息值的第二有序集合。

8.根据权利要求7所述的方法，其中基于所述顺序来合并所述多个经处理的序列包括：

根据交织模式来合并软信息值的所述第一有序集合和所述第二有序集合。

9.根据权利要求8所述的方法，其中根据所述交织模式来合并软信息值的所述第一有序集合和所述第二有序集合包括：

响应于确定所述第一有序集合(701)和所述第二有序集合(702)每个包括两个软信息值，

将所述第一有序集合(701)中的第一软信息值(710)与所述第二有序集合(702)中的第二软信息值(722)合并；以及

将所述第一有序集合(701)中的第二软信息值(712)与所述第二有序集合(702)中的第一软信息值(720)合并。

10.根据权利要求8所述的方法，其中根据所述交织模式来合并软信息值的所述第一有序集合和所述第二有序集合包括：

响应于确定所述第一有序集合(801)和所述第二有序集合(802)每个包括四个软信息值，

将所述第一有序集合(801)中的第一软信息值(810)与所述第二有序集合(802)中的第二软信息值(820)合并；

将所述第一有序集合(801)中的第二软信息值(812)与所述第二有序集合(802)中的第四软信息值(824)合并；

将所述第一有序集合(801)中的第三软信息值(814)与所述第二有序集合(802)中的第一软信息值(818)合并；以及

将所述第一有序集合(801)中的第四软信息值(816)与所述第二有序集合(802)中的第三软信息值(822)合并。

11.一种发射设备，包括：

至少一个处理器；以及

至少一个存储器，包括计算机程序代码；

所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述发射设备：

生成包括按照初始顺序的多个信息比特的初始序列；

通过改变所述初始顺序来生成所述多个信息比特的至少一个附加序列，以使得在所述初始序列和所述附加序列的极化编码之后，所述多个信息比特的可靠性方差小于预定值；

使用极化码对所述初始序列和所述附加序列进行编码；以及

向接收设备传输经编码的所述初始序列和经编码的所述附加序列。

12.根据权利要求11所述的发射设备，其中所述至少一个附加序列被生成以使得所述可靠性方差被最小化。

13.根据权利要求11所述的发射设备，其中所述至少一个附加序列通过随机地改变所述初始顺序而被生成。

14.根据权利要求11所述的发射设备，其中所述至少一个附加序列在以下至少一者处被生成：在介质访问控制(MAC)层中、在物理(PHY)层中、以及在所述MAC层与所述PHY层之间。

15.根据权利要求11所述的发射设备，其中所述至少一个附加序列通过基于以下至少一者来改变所述初始顺序而被生成：所述至少一个附加序列的数目、所述极化编码的编码结构、以及所述编码结构的子信道的可靠性。

16.一种接收设备，包括：

至少一个处理器；以及

至少一个存储器，包括计算机程序代码；

所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述接收设备：

从发射设备接收通过使用极化码对多个序列进行编码而生成的多个经编码的序列，所述多个序列包括按照不同顺序的多个信息比特，所述顺序被确定以使得在所述多个序列的极化编码之后，所述多个信息比特的可靠性方差小于预定值；

使用所述极化码对所述多个经编码的序列进行处理，以获得软信息值的多个经处理的序列；以及

基于所述顺序来合并所述多个经处理的序列，以获得所述多个信息比特。

17.根据权利要求16所述的接收设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述接收设备：

响应于确定所述多个经编码的序列仅包括第一经编码的序列和第二经编码的序列，

处理所述第一经编码的序列，以并行获得软信息值的第一有序集合；以及

处理所述第二经编码的序列，以并行获得与软信息值的所述第一有序集合相对应的软信息值的第二有序集合。

18.根据权利要求17所述的接收设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述接收设备：

根据交织模式来合并软信息值的所述第一有序集合和所述第二有序集合。

19.根据权利要求18所述的接收设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述接收设备：

响应于确定所述第一有序集合(701)和所述第二有序集合(702)每个包括两个软信息值，

将所述第一有序集合(701)中的第一软信息值(710)与所述第二有序集合(702)中的第二软信息值(722)合并；以及

将所述第一有序集合(701)中的第二软信息值(712)与所述第二有序集合(702)中的第一软信息值(720)合并。

20.根据权利要求18所述的接收设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为，与所述至少一个处理器一起，使所述接收设备：

响应于确定所述第一有序集合(801)和所述第二有序集合(802)每个包括四个软信息值，

将所述第一有序集合(801)中的第一软信息值(810)与所述第二有序集合(802)中的第二软信息值(820)合并；

将所述第一有序集合(801)中的第二软信息值(812)与所述第二有序集合(802)中的第四软信息值(824)合并；

将所述第一有序集合(801)中的第三软信息值(814)与所述第二有序集合(802)中的第一软信息值(818)合并；以及

将所述第一有序集合(801)中的第四软信息值(816)与所述第二有序集合(802)中的第三软信息值(822)合并。

21.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有指令，所述指令当在设备的至少一个处理器上被执行时，使所述设备执行根据权利要求1至5和权利要求6至10中任一项所述的方法。

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