TWI765204B - 交錯極化碼產生方法與其使用的交錯極化碼編碼器 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種用於產生交錯極化碼的方法，包括：對信息位元執行一通道選擇演算法，並產生一交錯極化序列；以及根據該交錯極化序列將信息位元交錯編碼以生成一交錯極化碼。在每個編碼層級的執行過程中包含一交錯處理與一極化處理。

Description

交錯極化碼產生方法與其使用的交錯極化碼編碼器
本發明是關於一種通信編碼與通道選擇方法，尤其是關於一種交錯極化碼產生方法與其使用的系統。
第五代行動通訊系統一般是採用極化碼作為控制通道之錯誤更正碼，然而，在短中長碼的情形下有極化碼效能不佳的問題。因此，在5G標準中，極化碼需要外加一個循環冗餘校驗(cyclic redundancy check,CRC)碼。
雖然在其他現有技術中也有提出基於通道狀況、資訊區塊長度、編碼長度與訊雜比來決定極化碼編碼的方式、對極化碼進行交錯處理的交錯器設計、或是針對經打孔的極化碼進行交錯處理，但仍無法進一步解決短中長碼的效能問題。
因此需要提出能解決極化碼在短中長碼下的性能不足問題，並使其優於低密度檢查碼(LDPC)或渦輪碼(turbo code)的性能的方法。
本發明的目的之一主要針對極化碼在短中長碼下的性能不足問題，提出優於低密度檢查碼(LDPC)或渦輪碼(turbo code)性能的編碼方式與對應的通道選擇演算法。
根據本發明一實施例，提出了一種用於產生交錯極化序列的方法，包括：對信息位元執行一通道選擇演算法，並產生一交錯極化序列；以及根據該交錯極化序列將信息位元交錯編碼以生成一交錯極化碼。該交錯編碼在每個編碼層級的執行過程中包含一交錯處理與一極化處理。
根據本發明另一實施例，提出了一種用於使用交錯極化序列的系統，包括具有多個交錯器的一交錯極化編碼器以及一位元信道處理裝置。該位元信道處理裝置對信息位元執行一通道選擇演算法，並產生一交錯極化序列。該交錯極化編碼器根據該交錯極化序列將信息位元交錯編碼以生成一交錯極化碼。該多個交錯器在每個編碼層級的執行過程中執行一交錯處理。該交錯編碼在每個編碼層級的執行過程中包含該交錯處理與一極化處理。
透過本發明的交錯極化序列產生方法，先透過對信息位元執行通道選擇演算法產生交錯極化序列，再根據交錯極化序列對該信息位元進行交錯極化處理產生交錯極化碼，如此一來能解決極化碼在短中長碼下的性能不足問題，並且具有優於低密度檢查碼(LDPC)或渦輪碼(turbo code)的性能。
所屬技術領域中具有通常知識者將理解，可以透過本發明所公開實現的效果不限於上文具體描述的內容，並且從以上結合附圖的詳細描述中將更清楚地理解本發明的優點。
1‧‧‧系統
10‧‧‧交錯極化編碼器
11,401~403‧‧‧交錯器
12‧‧‧位元信道處理裝置
S100~S101,S200~S203‧‧‧步驟
圖1是根據本發明一實施例的產生交錯極化碼的方法流程圖。
圖2是根據本發明一實施例的使用交錯極化碼的系統方塊圖。
圖3是根據本發明一實施例的信息位元向量與極化碼位元向量之間柵狀連接的示意圖。
圖4是根據本發明一實施例的交錯極化碼的柵狀連接示意圖。
圖5是根據本發明一實施例的產生交錯極化序列的部分方法流程圖。
請參照圖1，圖1是根據本發明一實施例的產生交錯極化碼的方法流程圖，如圖1所示，步驟S100是對信息位元向量 u =[u 0,u 1,...,u N-1]執行通道選擇演算法，以產生一交錯極化序列IPS。
關於步驟S100的細部流程，請參照圖5。如圖5所示，通道選擇演算法首先執行步驟S200，設定目標區塊錯誤率BLER T ，及一參數P。
然後執行步驟S201，IPS初始值設定為最後一個通道N-1，並計算達到BLER T 所需之訊雜比SNR。
然後執行步驟S202，根據前一步驟所得之SNR，計算合成通道之互消息。
然後執行步驟S203，選擇P個有最大互消息之通道索引，並計算對於每個選擇的該複數個最大互消息之通道索引達到BLER T 所需之SNR。
執行步驟S204，挑出具有最小SNR之通道索引值。
以上步驟S202~S204重複執行N-1次，即可得到交錯極化序列IPS。
在步驟S201與S203中，計算達到BLER T 所需之訊雜比需要使用權重列舉函式(weight enumerating function,WEF)。
接下來執行步驟S101，根據交錯極化序列IPS對該信息位元向量 u =[u 0,u 1,...,u N-1]進行交錯極化編碼，且其中包括了交錯處理與極化處 理的部分。
請參照圖3，圖3是N=8且M=3的傳統極化碼實施例中信息位元向量與極化向量之間柵狀連接(trellis connection)的示意圖。在此的數量大小只是用於舉例，而非用於限制本發明。當中M=3代表柵狀連接有3層，圖3中
Figure 108148715-A0305-02-0006-5
的是代表二元加法。
如圖4所示，本發明交錯極化碼是在傳統極化碼的間柵狀連接中加入交錯器401、402、及403，以執行3層編碼及交錯處理，產生一交錯極化碼 C ，該交錯極化碼 C 可由以下算式2表示：C m,j =C m-1,2j Π m-1,j +C m-1,2j+1|C m-1,2j+1 (2)
此處m=1,...,M，j=0,...,2 M-m -1，Π m-1,j 代表交錯處理的矩陣，且該交錯極化碼 C 與傳統極化碼具有相同極化效果。
如圖4所示，在此同上述M=3，而Π1,0、Π1,1、與Π2,0是交錯處理所在的編碼層級(第1階與第2階)。也就是說，該交錯編碼在每個編碼層級的執行過程中包含交錯處理與極化處理。
請參照圖2，圖2是根據本發明一實施例的使用交錯極化序列的系統1方塊圖。系統1包括具有三個交錯器11的一交錯極化編碼器10以及一位元信道處理裝置12。
在此的數量是對應上述實施例，其大小僅用於舉例，而非旨在限制本發明。
如上述實施例，系統1是使用該位元信道處理裝置12對信息位元向量 u 進行編碼。根據該交錯極化序列IPS，該交錯極化編碼器10將信息位元向量 u 進行交錯極化編碼，形成碼字 c 。該三個交錯器11在編碼過程中對某些位元進行交錯處理，並產生該交錯極化碼字 c 。
該三個交錯器11分別執行該交錯處理於每個編碼層級，也就是上述的該交錯編碼在每個編碼層級的執行過程中包含交錯處理與極化處理。詳細的方法內容如上述實施例，在此不重複贅述。
藉由本發明的方法對信息位元執行通道選擇演算法產生交錯極化序列，再根據交錯極化序列對該信息位元進行交錯極化處理產生交錯極化碼，其在短中長碼下的性能良好，且具有優於低密度檢查碼(LDPC)或渦輪碼(turbo code)的性能。
對於所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是，在不脫離本發明的精神的情況下，本發明可以以其他特定形式實施。因此，以上描述不應在所有方面都被解釋為限制意義，而應被解釋為說明性的。
本發明的範圍應當透過對所附申請專利範圍的合理解釋來確定，並且在本發明的等同物的範圍內的所有改變都包含在本發明的範圍內。
S100~S101‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種用於產生交錯極化碼的方法，其在每個編碼層級的執行過程中包含一交錯處理與一極化處理，且該交錯處理與該極化處理可由以下算式表示：
    Figure 108148715-A0305-02-0008-2
     其中，C M,0是代表該交錯極化碼，且該交錯極化碼的區塊長度是2 M ，此處m=1,...,M，j=0,...,2 M-m -1，Π m-1,j 代表交錯處理的矩陣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，每次通道之選擇是使用多個通道索引，並從多個通道索引選擇單一個最佳通道索引，直到全部通道選擇完畢，此處的通道索引是指當m=0時，j=0,...,2 M -1稱之為通道索引。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，選擇該最佳通道索引的步驟包括：a)設定目標區塊錯誤率及一參數；b)設定最後一個通道；c)根據一訊雜比計算合成通道之互消息；d)選擇通道索引；e)找出最佳通道索引值；f)以該最佳通道索引值重新執行步驟c)~e)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，步驟b)與步驟d)另包含：使用權重列舉函式(weight enumerating function,WEF)來計算達到該目標區塊錯誤率所需之訊雜比。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，步驟b)包含將交錯極化碼的序列初始值設定為最後一個通道，並計算達到該目標區塊錯誤率所需之訊雜比。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，步驟d)包含選擇複數個最大互消息之通道索引，並計算對於每個選擇的該複數個最大互消息之通道索引達到該目標區塊錯誤率所需之該訊雜比。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，步驟e)最佳通道索引值是具有最小訊雜比之通道索引值。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，步驟c)~e)共執行N-1次，N為區塊長度。
  9. 一種交錯極化編碼器，其用於產生交錯極化碼，並包括：多個交錯器，用於在每個編碼層級的執行過程中執行一交錯處理；其中，該交錯極化編碼器在每個編碼層級的執行過程中包含該交錯處理與一極化處理，且該交錯處理與該極化處理被同時執行。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的交錯極化編碼器，其中，該交錯處理與該極化處理可由以下算式表示：
    Figure 108148715-A0305-02-0009-3
     其中，C M,0是代表該交錯極化碼，且該交錯極化碼的區塊長度是2 M ，此處m=1,...,M，j=0,...,2 M-m -1，Π m-1,j 代表交錯處理的矩陣。
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