WO2015062107A1 - Polar码的速率匹配方法和设备、无线通信装置 - Google Patents

Polar码的速率匹配方法和设备、无线通信装置 Download PDF

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WO2015062107A1
WO2015062107A1 PCT/CN2013/086508 CN2013086508W WO2015062107A1 WO 2015062107 A1 WO2015062107 A1 WO 2015062107A1 CN 2013086508 W CN2013086508 W CN 2013086508W WO 2015062107 A1 WO2015062107 A1 WO 2015062107A1
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punch
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沈晖
李斌
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华为技术有限公司
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
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    • H04L1/0069Puncturing patterns
    • HELECTRICITY
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    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0057Block codes

Definitions

  • the present invention relates to communication technologies, and in particular, to a method and device for rate matching of a Polar code, and a wireless communication device. Background technique
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • the punching method for the HARQ is usually performed by random punching, that is, the position where the punching is required is randomly generated. For example, the code length of the Polar code is 16, and the number of punched holes required is 6, which is 16 Randomly select 6 positions for punching.
  • the present invention provides a rate matching method and apparatus for a Polar code, and a wireless communication apparatus to improve HARQ transmission performance of a Polar code.
  • a first aspect provides a rate matching method for a Polar code, the method comprising: determining, for a Polar code output by an encoder, a plurality of selected punch location sets, and indicating any two of the punch location sets The punching positions are not completely identical to each other;
  • the set of punch locations is selected as a set of selected punch locations, and rate matching is performed according to the P punch locations indicated in the selected set of punch locations.
  • the determining, by using the set of the punch locations, the sum of error probabilities of the bit channels in all the bit channels of the information bits of the Polar code including: Performing initialization of a log likelihood ratio mean corresponding to the code symbol position for each code symbol position in the Polar code to obtain an initial value of a log likelihood ratio mean; initializing the log likelihood ratio mean Performing a recursive update of the log likelihood ratio mean on the basis of the value; obtaining an error probability of transmitting the ith bit channel of the Polar code according to the updated log likelihood ratio mean, the i And greater than or equal to 1 is less than or equal to n, and n is a code length of the Polar code; and an error probability of each bit channel is added to obtain a sum of the error probabilities.
  • the recursive update of the mean of the log likelihood function includes:
  • the error probability of the i-th bit channel of the Polar code includes:
  • the performing rate matching according to the one punching position indicated in the selected punching position set includes: a high code rate punching position including a low code Rate of punching position.
  • the code length of the Polar code is ⁇
  • the punching position set includes: each of the punching positions indicated in the set of the punching positions is arbitrarily selected from the n codes, and ⁇ is smaller than ⁇ .
  • a second aspect provides a rate matching device for a Polar code
  • the device includes: a candidate unit, configured to determine, for a Polar code output by the encoder, a plurality of selected punch location sets, and any two of the foregoing The punching positions indicated by the punching position set are not completely identical to each other; the processing unit is configured to determine, for each of the punching position sets, apply the punching position set And summing the error probabilities of the bit channels of all the bit channels of the information bits of the Polar code in time, and the sum of the error probabilities is called the upper bound of the frame error rate corresponding to the set of puncture positions;
  • a selecting unit configured to select, in the plurality of selected punching position sets, the corresponding punching position set having the smallest upper bound of the error frame rate as the selected punching position set, and according to the The P punch positions indicated in the set of punch positions are selected for rate matching.
  • the processing unit includes: an initializing subunit, configured to perform a pair corresponding to the code symbol position for each code symbol position in the Polar code Initialization of the likelihood ratio, obtaining an initial value of the log likelihood ratio mean;
  • an update subunit configured to perform recursive update of the log likelihood ratio mean on the basis of the log likelihood ratio mean value
  • a calculation subunit configured to obtain an error probability of transmitting an ith bit channel of the Polar code according to the updated log likelihood ratio mean, where the i is greater than or equal to 1 and less than or equal to n, where n is The code length of the Polar code;
  • the update subunit is specifically configured to be updated according to the following formula:
  • the adder has the formula in the following:
  • the selecting unit is specifically configured to: when rate matching is performed according to the P punch positions indicated in the selected punch position set, the high code rate
  • the punch position includes the punch position of the low code rate.
  • the to-be-selected unit is used to determine a plurality of candidate punch positions
  • the P punch positions indicated in each of the punch location sets are arbitrarily selected from n codes, p is less than n, and n is the code length of the Polar code.
  • a wireless communication apparatus including: a memory and a processor; and the memory is configured to save an instruction to:
  • the processor is coupled to the memory for executing instructions stored in the memory.
  • the technical method for the rate matching method and device of the Polar code provided by the present invention and the wireless communication device is as follows: by comparing the puncturing schemes of the plurality of permutations and combinations, the scheme with the smallest upper bound of the frame error rate is selected as the selected puncturing hole.
  • the scheme can reduce the frame error rate and improve the HARQ transmission performance of the Polar code compared to the random puncturing method in the prior art.
  • FIG. 1 is a wireless communication system applied to an embodiment of a rate matching method for a Polar code according to the present invention
  • FIG. 2 is an application system 2 of an embodiment of a rate matching method for a Polar code according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic flowchart of a method for rate matching of a Polar code according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of another method for rate matching of a Polar code according to the present invention
  • FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of an application system 3 of a method for rate matching of a Polar code according to the present invention
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of an embodiment of a rate matching device for a Polar code according to the present invention
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of another embodiment of a rate matching device for a Polar code according to the present invention.
  • a component can be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • an application running on a computing device and a computing device can be a component.
  • One or more components can reside in a process and/or execution thread, and the components can be located on one computer and/or distributed between two or more computers.
  • these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon.
  • a component may, for example, be based on a signal having one or more data packets (eg, data from two components interacting with another component between the local system, the distributed system, and/or the network, such as the Internet interacting with other systems) Communicate through local and/or remote processes.
  • data packets eg, data from two components interacting with another component between the local system, the distributed system, and/or the network, such as the Internet interacting with other systems
  • An access terminal may also be called a system, a subscriber unit, a subscriber station, a mobile station, a mobile station, a remote station, a remote terminal, a mobile device, a user terminal, a terminal, a wireless communication device, a user agent, a user device, or a user equipment ( ⁇ ).
  • the access terminal can be a cellular telephone, a cordless telephone, a Session Initiation Protocol (SIP) telephone, a Wireless Local Loop (WLL) station, a Personal Digital Processing (PDA), a handheld device with wireless communication capabilities, a computing device, or a connection to a wireless modem. Other processing equipment.
  • SIP Session Initiation Protocol
  • WLL Wireless Local Loop
  • PDA Personal Digital Processing
  • a base station can be used to communicate with a mobile device and can also be referred to as an access point, Node B, eNodeB, or some other terminology.
  • a computer-readable medium can include, but is not limited to, a magnetic storage device (eg, a hard disk, a floppy disk, Tapes, etc., optical discs (for example, compact discs (CDs), digital versatile discs (DVDs), etc.), smart cards and flash memory devices (eg, EPR0M, cards, sticks, key drives, etc.).
  • a magnetic storage device eg, a hard disk, a floppy disk, Tapes, etc.
  • optical discs for example, compact discs (CDs), digital versatile discs (DVDs), etc.
  • smart cards and flash memory devices eg, EPR0M, cards, sticks, key drives, etc.
  • the various storages described in this article The medium may represent one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.
  • the term "machine-readable medium” may include, but is not limited to, a wireless channel and capable of storing, containing, and/or carrying instructions and/or Various other media for data.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a rate matching method for a Polar code according to the present invention.
  • a wireless communication system which illustrates a wireless communication system 100 in accordance with various embodiments described herein.
  • System 100 includes a base station 102, which can include multiple antenna groups.
  • one antenna group may include antennas 104 and 106
  • another antenna group may include antennas 108 and 110
  • additional groups may include antennas 112 and 114.
  • Two antennas are shown for each antenna group, although more or fewer antennas may be used for each group.
  • Base station 102 can additionally include a transmitter chain and a receiver chain, as will be understood by those of ordinary skill in the art, which can include multiple components associated with signal transmission and reception (e.g., processor, modulator, multiplexer, demodulation) , demultiplexer, antenna, etc.).
  • a transmitter chain and a receiver chain can include multiple components associated with signal transmission and reception (e.g., processor, modulator, multiplexer, demodulation) , demultiplexer, antenna, etc.).
  • Base station 102 can communicate with one or more access terminals (e.g., access terminal 116 and access terminal 122); however, it will be appreciated that base station 102 can be substantially any number of accesses similar to access terminals 116 and 122.
  • Terminal communication Access terminals 116 and 122 can be, for example, cellular telephones, smart phones, portable computers, handheld communication devices, handheld computing devices, satellite radios, global positioning systems, PDAs, and/or any other for communicating over wireless communication system 100. Suitable for equipment.
  • access terminal 116 is in communication with antennas 112 and 114, wherein antennas 112 and 114 transmit information to access terminal 116 over forward link 118 and receive information from access terminal 116 over reverse link 120. .
  • access terminal 122 is in communication with antennas 104 and 106, which transmit information to access terminal 122 over forward link 124 and receive information from access terminal 122 over reverse link 126.
  • forward link 118 may utilize a different frequency band than reverse link 120
  • forward link 124 may utilize a different frequency band than reverse link 126.
  • TDD time division duplex
  • forward link 118 and reverse link 120 can use a common frequency band
  • forward link 124 and reverse link 126 can use a common frequency band.
  • Each set of antennas and/or regions designed for communication is referred to as a sector of base station 102.
  • the antenna group can be designed to communicate with access terminals in sectors of the coverage area of base station 102.
  • the transmit antenna of base station 102 can utilize beamforming to improve the signal to noise ratio for forward links 118 and 124 of access terminals 116 and 122.
  • the base station 102 transmits to the randomly dispersed access terminals 116 and 122 in the relevant coverage area by using the single antenna to transmit to all of its access terminals, the mobile devices in the adjacent cells are subject to Less interference.
  • base station 102, access terminal 116, and/or access terminal 122 may be transmitting wireless communication devices and/or receiving wireless communication devices.
  • the transmitting wireless communication device can The data is encoded for transmission.
  • the transmitting wireless communication device can have (eg, generate, obtain, store in memory, etc.) a certain number of information bits to be transmitted over the channel to the receiving wireless communication device.
  • Such information bits may be included in a transport block (or multiple transport blocks) of data that may be segmented to produce a plurality of code blocks.
  • the transmitting wireless communication device can encode each code block using a Polar code encoder (not shown).
  • the HARQ puncturing means that before the transmission of the data encoded by the Polar code, in order to adapt to the demand of the transmission channel, a part of the Polar code data is not transmitted, and the concept of the HARQ puncturing is a conventional technique.
  • the embodiment of the present invention provides how to determine the location of the puncturing. For example, the code length of the Polar code encoded by the data to be transmitted is n. According to the requirements of the transmission channel, the number of puncturing required is p, then how The selection of p perforation positions from n types is the focus of the following description of the embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is an application system 2 of an embodiment of a rate matching method for a Polar code of the present invention, which illustrates a system 200 for performing rate matching using a circular buffer based algorithm in a wireless communication environment.
  • System 200 includes a wireless communication device 202 that is shown to transmit data via a channel. Although shown as transmitting data, the wireless communication device 202 can also receive data via a channel (e.g., the wireless communication device 202 can transmit and receive data simultaneously, the wireless communication device 202 can transmit and receive data at different times, or a combination thereof, etc.).
  • the wireless communication device 202 can be, for example, a base station (e.g., base station 102 of FIG. 1), an access terminal (e.g., access terminal 116 of FIG. 1, access terminal 122 of FIG. 1, etc.), and the like.
  • the wireless communication device 202 can include a Polar code encoder 204, a rate matching device 205, and a transmitter 206.
  • the Polar code encoder 204 is used to encode data to be transmitted from the wireless communication device 202.
  • the rate matching device 205 is configured to determine, according to the Polar code output by the polar code encoder 204, a plurality of selected punching position sets, and the two punching positions indicated by the set of the punching positions are not completely identical to each other; a set of each of the punch positions, determining a sum of error probabilities of each bit channel in all bit channels transmitting the information bits of the Polar code when applying the punch position set, the sum of the error probabilities being referred to as the punch position set corresponding The upper bound of the frame error rate; in the plurality of selected punch position sets, the corresponding set of the punch positions having the smallest upper bound of the frame error rate is selected as the selected hit The hole positions are set, and rate matching is performed according to the P punch positions indicated in the selected punch position set.
  • transmitter 206 can then transmit the data processed by rate matching device 205 over the channel.
  • transmitter 206 can transmit relevant data to other different wireless communication devices (not shown).
  • FIG. 3 is a schematic flowchart of an embodiment of a rate matching method for a Polar code according to the present invention.
  • the method may be performed by a rate matching device of a Polar code located at a data transmitting end, that is, by the rate matching device 205 shown in FIG. 2;
  • the present embodiment assumes that the code length of the Polar code applied to the data encoding is n, and the required number of holes is a rate matching scenario in which p (p is smaller than n).
  • the method can include:
  • the collection of punched positions mentioned in this article does not limit the form of its records. It can be a form, an information bearing form such as a string, etc., and can also be represented by a perforation indication vector, such as
  • each punching position set includes The P punching positions selected by the solution, and the punching positions indicated by any two of the punching position sets are not completely identical to each other.
  • the solution corresponding to the plurality of selected punching position sets determined in 301 is compared, for example, the error probability of the bit channel of all the information bits corresponding to the punching position set of each scheme is determined.
  • the sum of the error probabilities in this embodiment is referred to as the upper bound of the frame error rate, and can be represented by FER_UpperBound.
  • the scheme corresponding to each punching position set in this embodiment will calculate the punching according to the scheme.
  • the error probability of the i bit channels (the i th bit channel is any one of the k bit channels), and the error probabilities of all the bit channels are added to obtain the upper bound of the frame error rate.
  • the set of the punching positions with the smallest upper bound of the corresponding frame error rate is selected as the selected punching position set, that is, the punching position corresponding to the selected punching position set is punched, and the punching is performed.
  • the HARQ performance is the highest.
  • the rate matching method of the Polar code in this embodiment compares the puncturing schemes of the plurality of permutations and combinations, and selects the scheme with the smallest upper bound of the frame error rate as the selected puncturing scheme, compared to the prior art.
  • the random puncturing method can reduce the frame error rate and improve the HARQ transmission performance of the Polar code.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of another embodiment of a method for matching a rate of a Polar code according to the present invention. This embodiment provides a more detailed description of a method for matching a rate of a Polar code. As shown in FIG. 4, the method may include:
  • the initialization may be performed as follows to obtain a mean value of the log likelihood ratio
  • L domain and G domains can refer to the book "Modern Coding Theory" Author: Tom Richardson, Ruediger Urbanke.
  • this dimension is equal to the number of quantized intervals.
  • the number of quantized intervals is relatively high when the code length is relatively high, so the overall complexity is relatively high.
  • the Gaussian approximation assumes that the distribution of the probability density in the above process is Gaussian, so that it is not necessary to make a multidimensional convolution, and only one-dimensional convolution is required.
  • the Gaussian approximation is as follows:
  • the error probability of the i-th bit channel is obtained according to the following formula:
  • the hole position set by executing the above 402-405, obtain the corresponding ⁇ _3 ⁇ 43 ⁇ 4 ⁇ « « ⁇ .
  • the final puncturing scheme is selected according to the following principles:
  • the rate matching that is, the punching, is performed on the P punching positions indicated in the selected punching position set, and includes: the punching position of the high code rate includes the punching position of the low code rate.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an access terminal of another embodiment of a rate matching method for a Polar code of the present invention, showing a diagram of an access terminal 700 that facilitates performing the foregoing rate matching method in a wireless communication system.
  • Access terminal 700 includes a receiver 702 for receiving signals from, for example, a receiving antenna (not shown), and performing typical actions (e.g., filtering, amplifying, downconverting, etc.) on the received signals, and adjusting The resulting signal is digitized to obtain samples.
  • Receiver 702 can be, for example, a MN receiver.
  • Access terminal 700 can also include a demodulator 704 that can be used to demodulate received symbols and provide them to processor 706 for channel estimation.
  • Processor 706 can be a processor dedicated to analyzing information received by receiver 702 and/or generating information transmitted by transmitter 716, a processor for controlling one or more components of access terminal 700, and/or A controller for analyzing information received by receiver 702, generating information transmitted by transmitter 716, and controlling one or more components of access terminal 700.
  • Access terminal 700 can additionally include a memory 708 operatively coupled to processor 706 and storing data for data to be transmitted, received data, and any other suitable for performing various actions and functions as described herein. information.
  • Memory 708 can additionally store rate matching related protocols and/or algorithms.
  • non-volatile memory may include: read only memory (ROM), programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable read only memory (ROM), programmable read only memory (EEPROM), programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable programmable
  • Volatile memory can include random access memory (RAM), which acts as an external cache.
  • RAM random access memory
  • SRAM RAM
  • Dynamic RAM DRAM
  • DRAM DRAM
  • SDRAM Double Data Rate RAM
  • DDR SDRAM Double Data Rate RAM
  • ESDRAM Enhanced SDRAM
  • SLDRAM Synchl inkDRAM
  • DR RAM direct memory bus RAM
  • receiver 702 can also be coupled to rate matching device 710, which can be substantially similar to rate matching device 205 of FIG.
  • the access terminal 700 can include a polar code encoder substantially similar to the polar code encoder 204 of FIG. 2; a rate matching device 710 that is substantially similar to the rate match of FIG. Device 205.
  • the rate matching device 710 can be used to determine a plurality of candidate to be selected for the Polar code output by the polar code encoder.
  • a punching position set and the two punching positions indicated by the set of the punching positions are not completely identical to each other; for each of the punching position sets, determining that the information bits of the Polar code are transmitted when the punching position set is applied
  • the sum of the error probabilities of the bit channels in all the bit channels, the sum of the error probabilities is called the upper frame rate corresponding to the set of puncture positions; in the plurality of selected puncture position sets, the corresponding one is selected.
  • the set of puncturing positions having the smallest upper bound of the frame error rate is selected as the set of puncturing positions, and rate matching is performed according to the P puncturing positions indicated in the selected puncturing position set.
  • Access terminal 700 also includes a modulator 714 and a transmitter 716 for transmitting signals to, for example, a base station, another access terminal, and the like. Although shown separate from processor 706, it will be appreciated that rate matching device 710 and/or modulator 714 can be part of processor 706 or a plurality of processors (not shown).
  • System 800 includes a base station 802 (e.g., an access point) having a receiver 810 that receives signals from one or more access terminals 804 through a plurality of receive antennas 806, and one or more access terminals through transmit antenna 808 804 transmits a signal to transmitter 824.
  • Receiver 810 can receive information from receive antenna 806 and is operatively associated to a demodulator 812 that demodulates the received information.
  • the demodulated symbols are analyzed by a processor similar to processor 814 described with respect to Figure 5, which is coupled to memory 816 for storage to be transmitted to access terminal 804 (or a different base station (not The data shown is either data received from access terminal 804 (or a different base station (not shown)) and/or any other suitable information related to performing the various actions and functions described herein.
  • the processor 814 can also be coupled to a rate matching device 820 that can rate match the punctured position with the smallest frame error rate of the overall bit channel. For example, a plurality of candidate punch position sets may be determined, and for each of the punch position sets, an error probability of each bit channel in all bit channels transmitting the information bits of the Polar code when applying the punch position set is determined. And selecting the corresponding set of the punch positions having the smallest upper bound of the frame error rate as the selected set of punch positions, and performing rate matching according to the punch positions indicated in the selected set of punch positions.
  • base station 802 can include a polar code encoder that is substantially similar to polar code encoder 204 of FIG.
  • Modulator 822 may multiplex frames for transmission by transmitter 826 through antenna 808 to access terminal 8040, although shown separate from processor 814, but it will be appreciated that rate matching device 820 and/or modulator 822 may be processor 814 or a portion of a plurality of processors (not shown).
  • the processing unit can be implemented in one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (ASICs), application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays ( An FPGA, a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, other electronic units for performing the functions of the present application, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGA field programmable gate arrays
  • a code segment can represent any combination of procedures, functions, subroutines, programs, routines, subroutines, modules, software groupings, classes, or instructions, data structures, or program statements.
  • a code segment can be combined into another code segment or hardware circuit by transmitting and/or receiving information, data, arguments, parameters or memory contents. Information, arguments, parameters, data, etc. can be communicated, forwarded, or transmitted using any suitable means including memory sharing, messaging, token passing, network transmission, and the like.
  • the techniques herein may be implemented by modules (eg, procedures, functions, etc.) that perform the functions herein.
  • Software code may be stored in a memory unit and executed by a processor.
  • the memory unit may be in a processor or processing Externally implemented, in the latter case the memory unit can be communicatively coupled to the processor via various means known in the art.
  • FIG. 7 is an application system 4 of an embodiment of a rate matching method for a Polar code according to the present invention, which shows a system 1000 capable of using a rate matching method in a wireless communication environment.
  • system 1000 can reside at least partially in a base station.
  • system 1000 can reside at least partially in an access terminal.
  • system 1000 can be represented as including a functional block, which can be a functional block representing a function implemented by a processor, software, or combination thereof (eg, firmware).
  • System 1000 includes a logical grouping 1002 of electronic components having joint operations.
  • the logical group 1002 may include a candidate unit 81, a processing unit 82, and a selection unit 83;
  • the candidate unit 81 is configured to determine, for the Polar code output by the encoder, a plurality of selected punching position sets, and the two punching positions indicated by the set of the punching positions are not completely identical to each other; the processing unit 82, And a sum of error probabilities of each bit channel in all bit channels transmitting the information bits of the Polar code when applying the punch position set for each of the punch location sets, the sum of the error probabilities being called the punch The upper bound of the frame error rate corresponding to the position set;
  • a selecting unit 83 configured to select the corresponding error frame in the plurality of selected punching position sets The set of perforation locations having the smallest upper bound is selected as the selected set of perforation locations, and rate matching is performed according to the P perforation locations indicated in the selected set of perforation locations.
  • system 1000 can include a memory 1012 that retains instructions for executing functions associated with electronic component candidate unit 81, processing unit 82, and selection unit 83. Although shown external to memory 1012, it will be appreciated that one or more of electronic component candidate unit 81, processing unit 82, and selection unit 83 may be present in memory 1012.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of an embodiment of a rate matching device for a Polar code according to the present invention.
  • the device is applied to a Polar code with a code length of n, and the required number of holes is a p-hole punching scene, where p is less than n;
  • the method of any embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the rate matching device of the Polar code may include: a candidate unit 81, a processing unit 82, and a selection unit 83;
  • the candidate unit 81 is configured to determine, for the Polar code output by the encoder, a plurality of selected punching position sets, and the two punching positions indicated by the set of the punching positions are not completely identical to each other; the processing unit 82, And a sum of error probabilities of each bit channel in all bit channels transmitting the information bits of the Polar code when applying the punch position set for each of the punch location sets, the sum of the error probabilities being called the punch The upper bound of the frame error rate corresponding to the position set;
  • the selecting unit 83 is configured to select, in the plurality of selected punching position sets, the corresponding punching position set having the smallest upper bound of the error frame rate as the selected punching position set, and according to the selected hitting The p-punch positions indicated in the hole position set are rate matched.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of another embodiment of a rate matching device for a Polar code according to the present invention.
  • the processing unit 82 in the device may include: an initializing subunit 821, An update subunit 822, a calculation subunit 823, and an addition subunit 824; wherein an initialization subunit 821 is configured to perform a log likelihood ratio corresponding to the code symbol position for each code symbol position in the Polar code. Initialization, obtaining an initial value of the log likelihood ratio mean; An update subunit 822, configured to perform recursive update of the log likelihood ratio mean for each of the bit channels from 1 to n on the basis of the log likelihood ratio mean value;
  • the calculating subunit 823 is configured to obtain, according to the updated log likelihood ratio mean value, an error probability of transmitting the ith bit channel of the Polar code, where the i is greater than or equal to 1 and less than or equal to n;
  • the adding subunit 824 is configured to add the error probabilities of the bit channels to obtain the sum of the error probabilities.
  • update sub-unit 822 is specifically updated according to the following formula:
  • the selecting unit 83 is specifically configured to perform punching at the p punching positions indicated in the selected punching position set, and the high bit rate punching position includes a low bit rate punching position.
  • the candidate unit 81 when used to determine a plurality of selected punching position sets, specifically, the P punching positions indicated in each of the punching position sets are arbitrarily selected from n codes It is found that P is less than n, and n is the code length of the Polar code.
  • the rate matching method and related device of the Polar code in the embodiment of the present invention can significantly improve the performance of the HARQ of the Polar code.
  • the code length n of the Polar code is 16, the information bit number k is 5, and the number of punching bits P is 6.
  • FER Frame Error Rate
  • the rate matching method and device of the Polar code proposed in this patent can be applied to a base station, a terminal, a Wifi AP, a Wifi terminal, a Relay station, etc. (but not limited to) a communication device.

Landscapes

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Abstract

本发明提供一种Polar码的速率匹配方法和设备、无线通信装置,其中方法包括:针对编码器输出的Polar码,确定多种待选的打孔位置集合,并且任意两个打孔位置集合指示的打孔位置互不完全相同;对于每种打孔位置集合,确定应用所述打孔位置集合时传输所述Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和,所述错误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;在所述多种待选的打孔位置集合中,选择对应的所述误帧率上界最小的所述打孔位置集合,作为选定打孔位置集合,并根据所述选定打孔位置集合中指示的p个打孔位置进行速率匹配。本发明提高了Polar码的HARQ传输性能。

Description

Polar码的速率匹配方法和设备、 无线通信装置 技术领域
本发明涉及通信技术, 尤其涉及一种 Polar码的速率匹配方法和设备、 无线通信装置。 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,进而保证通信质量。 近来 Arikan提出的 Polar码是第一个理论上证明可以取得香农容量且具有低 编译码复杂度的好码。 待传输的数据经过 Polar码编码后, 可以通过混合自 动重传 (Hybrid Automatic Repeat Request , 简称: HARQ) 方式进行传输; 在对 Polar码编码的数据进行 HARQ传输时,为了适应信道的传输特点和需求, 需要进行打孔传输, 即舍弃掉一部分 Polar码数据, 但不影响整体传输数据 的接收。现有技术中, 对于 HARQ的打孔方式通常采用随机打孔, 即对于需要 打孔的位置随机产生, 比如, Polar码的码长是 16, 需要的打孔数是 6, 则 是在这 16个位置随机的选择 6个位置打孔。
但是实践发现,这种随机打孔的 HARQ传输方案使得 Polar码的传输性能 较低, 传输后的 Polar码的误帧率较高, 影响了 Polar码的质量。 发明内容
本发明提供一种 Polar码的速率匹配方法和设备、 无线通信装置, 以提 高 Polar码的 HARQ传输性能。
第一方面, 提供一种 Polar码的速率匹配方法, 所述方法包括: 针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置集合, 并且任意 两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同;
对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集合时传输所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 所述错 误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误帧率上界最小的 所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选定打孔位置集合 中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
结合第一方面, 在第一种可能的实现方式中, 所述确定应用所述打孔位 置集合时传输所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误 概率之和, 包括: 对所述 Polar码中的每个码符号位置, 进行所述码符号位 置对应的对数似然比均值的初始化, 得到对数似然比均值初始值; 在所述对 数似然比均值初始值的基础上, 进行所述对数似然比均值的递归更新; 根据 更新后的所述对数似然比均值, 得到传输所述 Polar码的第 i个比特信道的 错误概率, 所述 i大于等于 1小于等于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长; 将各比特信道的错误概率相加得到所述错误概率之和。
结合第一方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述进行所述对数似然函数的均值的递归更新, 包括:
ls 0
Figure imgf000004_0001
E[L( ] = E[L( (up)] + E[L (down)] 结合第一方面的第一种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所述得到传输所述 Polar码的第 i个比特信道的错误概率, 包括:
4— "„ / 21≤ "
结合第一方面, 在第四种可能的实现方式中, 所述根据所述选定打孔位 置集合中指示的 Ρ个打孔位置进行速率匹配, 包括: 高码率的打孔位置包含 低码率的打孔位置。
结合第一方面至第一方面的第四种可能的实现方式中的任一种, 在第五 种可能的实现方式中, 所述 Polar码的码长为 η, 所述确定多种待选的打孔 位置集合包括: 每种所述打孔位置集合中指示的 Ρ个打孔位置是从所述 η个 码中任意选择得到, ρ小于 η。
第二方面, 提供一种 Polar码的速率匹配设备, 所述设备包括: 待选单元, 用于针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置 集合, 并且任意两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同; 处理单元, 用于对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集 合时传输所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率 之和, 所述错误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
选择单元, 用于在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误 帧率上界最小的所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选 定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
结合第二方面, 在第一种可能的实现方式中, 所述处理单元, 包括: 初始化子单元, 用于对所述 Polar码中的每个码符号位置, 进行所述码 符号位置对应的对数似然比值的初始化, 得到对数似然比均值初始值;
更新子单元, 用于在所述对数似然比均值初始值的基础上, 进行所述对 数似然比均值的递归更新;
计算子单元, 用于根据更新后的所述对数似然比均值, 得到传输所述 Polar码的第 i个比特信道的错误概率, 所述 i大于等于 1小于等于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长;
相加子单元,用于将各比特信道的错误概率相加得到所述错误概率之和。 结合第二方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述更新子单元, 具体用于按照如下公式进行更新:
0
Figure imgf000005_0001
E[L( ] = E[L« (up)] + E[L (down)] 结合第二方面的第一种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所述相加子单元具^ in下公式进行处理:
一 = 2 21≤''"
结合第二方面, 在第四种可能的实现方式中, 所述选择单元, 具体用于 在根据所述选定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配时, 高码 率的打孔位置包含低码率的打孔位置。
结合第二方面至第二方面的第四种可能的实现方式中的任一种, 在第五 种可能的实现方式中, 所述待选单元, 在用于确定多种待选的打孔位置集合 时, 具体是每种所述打孔位置集合中指示的 P个打孔位置是从 n个码中任意 选择得到, p小于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长。 第三方面, 提供一种无线通信装置, 包括: 存储器和处理器; 所述存储器, 用于保存执行以下操作的指令:
针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置集合, 并且任意 两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同;
对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集合时传输所述
Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 所述错 误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误帧率上界最小的 所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选定打孔位置集合 中指示的 p个打孔位置进行速率匹配;
所述处理器, 与所述存储器耦合, 用于执行在所述存储器中保存的指令。 本发明提供的 Polar码的速率匹配方法和设备、 无线通信装置的技术效 果是: 通过对于多种排列组合的打孔方案进行比较, 从中选取误帧率上界最 小的方案作为选定的打孔方案, 相比于现有技术中的随机打孔的方式, 能够 降低误帧率, 提高了 Polar码的 HARQ传输性能。 附图说明
图 1为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例应用的无线通信系统一; 图 2为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系统二;
图 3为本发明 Polar码的速率匹配方法一实施例的流程示意图; 图 4为本发明 Polar码的速率匹配方法另一实施例的流程示意图; 图 5是本发明 Polar码的速率匹配方法另一实施例的接入终端示意图; 图 6为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系统三;
图 7为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系统四;
图 8为本发明 Polar码的速率匹配设备一实施例的结构示意图; 图 9为本发明 Polar码的速率匹配设备另一实施例的结构示意图。 具体实施方式 现在参照附图描述多个实施例, 其中用相同的附图标记指示本文中的相 同元件。 在下面的描述中, 为便于解释, 给出了大量具体细节, 以便提供对 一个或多个实施例的全面理解。 然而, 很明显, 也可以不用这些具体细节来 实现所述实施例。 在其它例子中, 以方框图形式示出公知结构和设备, 以便 于描述一个或多个实施例。
在本说明书中使用的术语"部件"、 "模块"、 "系统"等用于表示计算机相 关的实体、 硬件、 固件、 硬件和软件的组合、 软件、 或执行中的软件。 例如, 部件可以是但不限于, 在处理器上运行的进程、 处理器、 对象、 可执行文件、 执行线程、 程序和 /或计算机。通过图示, 在计算设备上运行的应用和计算设 备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和 /或执行线程中, 部件可位 于一个计算机上和 /或分布在 2个或更多个计算机之间。 此外, 这些部件可 从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。 部件可例如根据 具有一个或多个数据分组 (例如来自与本地系统、 分布式系统和 /或网络间的 另一部件交互的二个部件的数据, 例如通过信号与其它系统交互的互联网) 的信号通过本地和 /或远程进程来通信。
此外, 结合接入终端描述了各个实施例。 接入终端也可以称为系统、 用 户单元、 用户站、 移动站、 移动台、 远方站、 远程终端、 移动设备、 用户终 端、 终端、 无线通信设备、 用户代理、 用户装置或用户设备(田)。 接入终端 可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议 (SIP)电话、无线本地环路 (WLL) 站、 个人数字处理 (PDA)、 具有无线通信功能的手持设备、 计算设备或连接 到无线调制解调器的其它处理设备。 此外, 结合基站描述了各个实施例。 基 站可用于与移动设备通信, 并且还可称为接入点、 节点 B、 eNodeB或某些 其它术语。
此外, 本发明的各个方面或特征可以实现成方法、 装置或使用标准编程 和 /或工程技术的制品。本申请中使用的术语 "制品 Ί函盖可从任何计算机可读 器件、 载体或介质访问的计算机程序。 例如, 计算机可读介质可以包括, 但 不限于:磁存储器件 (例如, 硬盘、软盘、磁带等), 光盘 (例如, 压縮盘 (CD)、 数字通用盘 (DVD)等), 智能卡和闪存器件 (例如, EPR0M、 卡、 棒、 钥匙驱 动器等〉 。 另外, 本文描述的各种存储介质可代表用于存储信息的一个或多 个设备和 /或其它机器可读介质。术语"机器可读介质 "可包括但不限于, 无线 信道和能够存储、 包含和 /或承载指令和 /或数据的各种其它介质。
现在, 参照图 1, 图 1为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例应用的 无线通信系统一,其示出了根据本文所述的各个实施例的无线通信系统 100。 系统 100包括基站 102, 后者可包括多个天线组。 例如, 一个天线组可包括 天线 104和 106, 另一个天线组可包括天线 108和 110, 附加组可包括天线 112和 114。 对于每个天线组示出 2个天线, 然而可对于每个组使用更多或 更少的天线。 基站 102可附加地包括发射机链和接收机链, 本领域普通技术 人员可以理解, 它们均可包括与信号发送和接收相关的多个部件 (例如处理 器、 调制器、 复用器、 解调器、 解复用器、 天线等)。
基站 102可以与一个或多个接入终端 (例如接入终端 116和接入终端 122 )通信; 然而, 可以理解, 基站 102可以与类似于接入终端 116和 122 的基本上任意数目的接入终端通信。接入终端 116和 122可以是例如蜂窝电 话、 智能电话、 便携式电脑、 手持通信设备、 手持计算设备、 卫星无线电装 置、 全球定位系统、 PDA和 /或用于在无线通信系统 100上通信的任意其它 适合设备。如图 1所示,接入终端 116与天线 112和 114通信,其中天线 112 和 114通过前向链路 118向接入终端 116发送信息, 并通过反向链路 120 从接入终端 116接收信息。 此外, 接入终端 122与天线 104和 106通信, 其中夭线 104和 106通过前向链路 124向接入终端 122发送信息, 并通过 反向链路 126从接入终端 122接收信息。 在频分双工 (FDD)系统中, 例如, 前向链路 118可利用与反向链路 120所使用的不同频带, 前向链路 124可 利用与反向链路 126所使用的不同频带。 此外, 在时分双工 (TDD)系统中, 前向链路 118和反向链路 120可使用共同频带, 前向链路 124和反向链路 126可使用共同频带。
被设计用于通信的每组天线和 /或区域称为基站 102的扇区。例如, 可将 天线组设计为与基站 102覆盖区域的扇区中的接入终端通信。 在通过前向链 路 118和 124的通信中, 基站 102的发射天线可利用波束成形来改善针对接 入终端 116和 122的前向链路 118和 124的信噪比。 此外, 与基站通过单个 天线向它所有的接入终端发送相比, 在基站 102利用波束成形向相关覆盖区 域中随机分散的接入终端 116和 122发送时, 相邻小区中的移动设备会受到 较少的干扰。
在给定时间, 基站 102、 接入终端 116和 /或接入终端 122可以是发送 无线通信装置和 /或接收无线通信装置。当发送数据时,发送无线通信装置 可 对数据进行编码以用于传输。 具体地, 发送无线通信装置可具有 (例如生成、 获得、在存储器中保存等)要通过信道发送至接收无线通信装置的一定数目的 信息比特。 这种信息比特可包含在数据的传输块 (或多个传输块)中, 其可被 分段以产生多个代码块。此外, 发送无线通信装置可使用 Polar码编码器 (未 示出)来对每个代码块编码。
本发明实施例为了提高 Polar码的 HARQ传输性能, 提出了一种在 HARQ 传输的打孔位置计算方法。该的 HARQ打孔, 是指的在对 Polar码编码的数据 进行传输之前, 为了适应传输信道的需求, 舍弃一部分 Polar码数据不进行 传输的方式, 该 HARQ打孔的概念是常规技术, 不再过多阐述; 本发明实施例 提供的是如何确定打孔位置, 比如对待传输的数据编码后的 Polar码的码长 是 n, 根据传输信道的需求, 所需要的打孔数量是 p, 那么如何从 n种选择 p 个打孔位置, 是以下的本发明实施例的说明重点。
现在转到图 2, 图 2为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系 统二, 其示出了在无线通信环境中利用基于循环缓冲器的算法执行速率匹配 的系统 200。系统 200包括无线通信装置 202, 该无线通信装置 202被显示 为经由信道发送数据。 尽管示出为发送数据, 但无线通信装置 202还可经由 信道接收数据 (例如无线通信装置 202可同时发送和接收数据, 无线通信装 置 202可以在不同时刻发送和接收数据, 或其组合等)。 无线通信装置 202 例如可以是基站 (例如图 1的基站 102等)、 接入终端 (例如图 1的接入终端 116、 图 1的接入终端 122等)等。
无线通信装置 202可包括 Polar码编码器 204, 速率匹配装置 205和发 射机 206。
其中, Polar码编码器 204用于对要从无线通信装置 202传送的数据进 行编码。
速率匹配装置 205, 用于针对 polar码编码器 204输出的 Polar码, 确 定多种待选的打孔位置集合, 并且任意两个该打孔位置集合指示的该打孔位 置互不完全相同; 对于每种该打孔位置集合, 确定应用该打孔位置集合时传 输该 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 该 错误概率之和称为该打孔位置集合对应的误帧率上界; 在该多种待选的打孔 位置集合中, 选择对应的该误帧率上界最小的该打孔位置集合, 作为选定打 孔位置集合, 并根据该选定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹 配。
此外, 发射机 206可随后在信道上传送经过速率匹配装置 205处理后的 数据。例如,发射机 206可以将相关数据发送到其它不同的无线通信装置 (未 示出)。
图 3为本发明 Polar码的速率匹配方法一实施例的流程示意图, 该方法 可以是位于数据发送端的 Polar码的速率匹配设备所执行, 也就是图 2中示 出的速率匹配装置 205所执行; 并且, 本实施例假设是应用于数据编码后的 Polar码的码长是 n, 需要的打孔数量是 p ( p小于 n ) 的速率匹配场景。 如 图 3所示, 该方法可以包括:
301、 针对码长为 n的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置集合, 每种该 打孔位置集合中指示的 P个打孔位置是从该 n个码中任意选择得到。
本文提到的打孔位置集合并不限制其记录的形式, 可以是表格, 可以是 字符串等等的信息承载形式, 还可以用打孔指示向量表示, 如
( 11100000··. 0000 ) , 其中 0表示打孔, 1表示不打孔。
其中, 从 n中任意选择 p, 可以有多种排列组合的方案, 共有 种方案; 比如假设 n等于 5, p等于 3, 那么从 5个位置任意选择 3个位置也是有多种 选择方案的。
对于任意两种方案, 其选择的打孔位置是互不相同的, 本发明实施例将 每一种选择方案对应的打孔位置的组合称为打孔位置集合, 每个打孔位置集 合中包括该方案所选择的 P个打孔位置, 并且任意两个该打孔位置集合指示 的该打孔位置互不完全相同。
302、对于每种该打孔位置集合,确定应用该打孔位置集合时传输该 Polar 码的信息比特的所有信息比特中各比特信道的错误概率之和。
其中, 本实施例会将 301中确定的多种待选的打孔位置集合对应的方案 进行比较, 比较的方式例如是确定每种方案的打孔位置集合对应的所有信息 比特的比特信道的错误概率之和; 并且本实施例将该错误概率之和称为误帧 率上界, 可以用 FER _ UpperBound表示。
举例如下, 传输 Polar码的信息比特的比特信道共有 k个, 那么本实施 例对应每个打孔位置集合的方案, 都会计算出按照这种方案进行打孔时, 第 i个比特信道的错误概率 (第 i个比特信道是 k个比特信道中的其中任意一 个) , 并将所有的比特信道的错误概率相加, 得到误帧率上界。
303、在该多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的该误帧率上界最小的 该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合。
其中, 本实施例会选择对应的误帧率上界最小的打孔位置集合, 作为选 定打孔位置集合, 也就是说, 在该选定打孔位置集合对应的打孔位置进行打 孔, 得到的 HARQ性能是最高的。
304、 在该选定打孔位置集合中指示的 p个打孔位置进行速率匹配。
本实施例的 Polar码的速率匹配方法, 通过对于多种排列组合的打孔方 案进行比较, 从中选取误帧率上界最小的方案作为选定的打孔方案, 相比于 现有技术中的随机打孔的方式, 能够降低误帧率, 提高了 Polar码的 HARQ传 输性能。
图 4为本发明 Polar码的速率匹配方法另一实施例的流程示意图, 本实 施例对 Polar码的速率匹配方法进行更加详细的说明, 如图 4所示, 该方法 可以包括:
401、确定多种待选的打孔位置集合, 每种该打孔位置集合中指示的打孔 位置是从该 n中任意选择 p得到。
其中, 从 n中任意选择 p, 可以有多种排列组合的方案, 共有 种方案。 接着, 对于每种该打孔位置集合, 确定该打孔位置集合对应的传输该 Polar码的所有信息比特的比特信道的错误概率之和, 具体是执行如下的 402〜405;
402、 对该 Polar码中的每个码符号的位置 (Polar码共有 n个码符号位 置) , 进行该码符号的位置对应的对数似然比的均值的初始化, 得到对数似 然比均值初始值。
其中, 可以按照如下方法进行初始化, 得到对数似然比的均值初始化值
Ε[Ι^) ( ) ] : if NoPuncturing x(i)
( ) ] =
0 if puncturing χ{ί) d ( 2+1, he ) = d (down)
¾、 .
其中, l〈i〈n; 其中: E表示求平均, y为接收信号。
403、在该对数似然比均值初始值的基础上, 进行该对数似然比均值的递 归更新。
其中, 本实施例在对概率密度均值进行更新时, 是按照和串行取消 SC译 码相同的顺序和结构进行更新, 是基于高斯近似的理论假设。 具体的, 可以 采用
Figure imgf000012_0001
可以用 L域和 G域的卷积重新描述如下:
Figure imgf000012_0002
其中: L域和 G域可以参考书籍 " Modern Coding Theory" 作者: Tom Richardson, Ruediger Urbanke 。
因为应用密度演化每个节点更新需要计算多维卷积, 此维度等于量化的 间隔数, 通常对应码长比较高的情况下量化的间隔数比较高, 因此整个复杂 度比较高。 而本实施例基于高斯近似, 高斯近似假设上述过程中的概率密度 的分布是高斯的, 以此没有必要作多维的卷积, 只需要做一维的卷积。
高斯近似的方法如下:
可以证明概率密度服从如下高斯分布:
Figure imgf000012_0003
利用高斯近似, 对数似然比均值的递推规则如下:
E[L( n 20] = 2£[L( ) 2]
E[L( n 2l-1)] = ^-1(l-(l-^[L« ]))2)
Figure imgf000013_0001
基于上述的高斯近似理论, 得到对数似然比的均值的更新规则如下:
'φ'1 (1 -(1 - (Ε[ ^2 (up)]))(l - (Ε[^2 (down)])) None of them oqeals 0 E[L( n 2i-D]= 0 E[^2(up)] = 0
0 E[L (down)]= 0
Figure imgf000013_0002
404、根据更新后的该对数似然比均值, 得到传输该 Polar码的所有比特 信道的第 i个比特信道的错误概率。
其中, 按照如下公式得到该第 i个比特信道的错误概率:
Pl\Pmc deU) = Q^E[L^]/2,\≤i≤n
其中 Q为 Q函数;
Figure imgf000013_0003
其中
这个公式就是第 j种打孔位置集合 ( ^^)即表示该第 j中打孔方案) 对应的所有比特信道的错误概率之和, 其中的 j=l…… c , 对于每种方案的 打孔位置集合, 都通过执行上述 402-405, 得到对应的 ^^_¾¾^^««^。
406、在该多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的该误帧率上界最小的 该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合。
其中, 在对所有的打孔方案都计算出上述的^^-^^^^^之后, 最终 的打孔方案按照如下原则选择:
PuncMode - m {FER UpperBound } 即选择的是误帧率上界最小的打孔位置集合。
407、 在该选定打孔位置集合中指示的 p个打孔位置进行速率匹配。 其中, 在该选定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配即打 孔, 包括: 高码率的打孔位置包含低码率的打孔位置。
例如, 假设 Polar码的码长是 n, 信息比特数是 k, 码率是 Rl, 打孔数量是 pl, 则该 Rl=k/(n-pl); 若打孔数量是 p2, 则码率 R2= k/ (n_p2), 其中的码率 R2< Rl, 这种情况下, 打孔数量 pi对应的打孔位置包含打孔数量 p2对应的打 孔位置, 即 2 P2。 图 5是本发明 Polar码的速率匹配方法另一实施例的接入终端示意图,其 示出了在无线通信系统中有助于执行前述速率匹配方法的接入终端 700的示 图。接入终端 700包括接收机 702,接收机 702用于从例如接收天线 (未示出) 接收信号, 并对所接收的信号执行典型的动作 (例如过滤、 放大、 下变频等), 并对调节后的信号进行数字化以获得采样。接收机 702可以是例如 丽 SE接收 机。 接入终端 700还可包括解调器 704, 解调器 704可用于解调所接收的符 号并将它们提供至处理器 706用于信道估计。 处理器 706可以是专用于分析 由接收机 702接收的信息和 /或生成由发射机 716发送的信息的处理器、用于 控制接入终端 700的一个或多个部件的处理器、和 /或用于分析由接收机 702 接收的信息、 生成由发射机 716发送的信息并控制接入终端 700的一个或多 个部件的控制器。
接入终端 700可以另外包括存储器 708, 后者可操作地耦合至处理器 706, 并存储以下数据:要发送的数据、 接收的数据以及与执行本文该的各种 动作和功能相关的任意其它适合信息。 存储器 708可附加地存储速率匹配相 关的协议和 /或算法。
可以理解, 本文描述的数据存储装置 (例如存储器 708)可以是易失性存 储器或非易失性存储器, 或可包括易失性和非易失性存储器两者。 通过示例 但不是限制性的, 非易失性存储器可包括:只读存储器 (R0M)、 可编程
ROM (PROM)、 电可编程 ROM (EPR0M) , 电可擦除 PROM (EEPR0M) 或闪存。 易失 性存储器可包括:随机存取存储器 (RAM) , 其用作外部高速缓存。通过示例性 但不是限制性说明, 许多形式的 RAM可用, 例如同歩 RAM (SRAM) , 动态 RAM (DRAM) , 同歩 DRAM (SDRAM)、 双倍数据速率 RAM (DDR SDRAM)、 增强 SDRAM (ESDRAM)、 Synchl inkDRAM (SLDRAM)和直接内存总线 RAM (DR RAM)。 本文 描述的系统和方法的存储器 708旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型 的存储器。
实际的应用中, 接收机 702还可以耦合至速率匹配设备 710, 它们可基 本类似于图 2的速率匹配装置 205。 此外, 尽管没有示出, 但是可理解, 接 入终端 700可包括: polar码编码器, 其基本类似于图 2的 polar码编码器 204 ; 速率匹配设备 710, 其基本类似于图 2的速率匹配装置 205。 速率匹配 设备 710, 可以用于针对 polar码编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的 打孔位置集合, 并且任意两个该打孔位置集合指示的该打孔位置互不完全相 同; 对于每种该打孔位置集合, 确定应用该打孔位置集合时传输该 Polar码 的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 该错误概率之和 称为该打孔位置集合对应的误帧率上界; 在该多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的该误帧率上界最小的该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据该选定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
接入终端 700还包括调制器 714和发射机 716, 该发射机 716用于向 例如基站、 另一接入终端等发送信号。 尽管示出与处理器 706分离, 但是可 以理解, 速率匹配设备 710和 /或调制器 714可以是处理器 706或多个处理 器 (未示出)的一部分。
图 6为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系统三,其是在无线 通信环境中有执行前述 polar码速率匹配方法的系统 800的示图。 系统 800 包括基站 802 (例如接入点), 基站 802具有通过多个接收天线 806从一个或 多个接入终端 804接收信号的接收机 810, 以及通过发射天线 808向一个或 多个接入终端 804发射信号的发射机 824。 接收机 810可以从接收天线 806 接收信息, 并且可操作地关联至对接收信息进行解调的解调器 812。 通过相 对于图 5描述的处理器类似的处理器 814来分析所解调的符号, 该处理器连 接至存储器 816,该存储器 816用于存储要发送至接入终端 804 (或不同的基 站 (未示出) )的数据或从接入终端 804 (或不同的基站 (未示出))接收的数据 和 /或与执行本文该的各个动作和功能相关的任意其它适合信息。处理器 814 还可耦合至速率匹配装置 820, 该速率匹配装置 820可以采用整体比特信道的 误帧率最小的打孔位置进行速率匹配。 例如, 可以确定多种待选的打孔位置 集合, 对于每种该打孔位置集合, 确定应用该打孔位置集合时传输该 Polar 码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和; 选择对应的该 误帧率上界最小的该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据该选定 打孔位置集合中指示的打孔位置进行速率匹配。
此外, 尽管没有示出, 但是可理解, 基站 802可包括 polar码编码器, 其基本类似于图 2的 polar码编码器 204。 调制器 822可以对帧进行复用以 用于发射机 826通过天线 808发送到接入终端 8040尽管示出为与处理器 814分离, 但是可以理解, 速率匹配装置 820和 /或调制器 822可以是处理器 814或多个处理器 (未示出)的一部分。
可以理解的是, 本文描述的这些实施例可以用硬件、 软件、 固件、 中间 件、 微码或其组合来实现。 对于硬件实现, 处理单元可以实现在一个或多个 专用集成电路 (ASIC)、 数字信号处理器 (DSP)、 数字信号处理设备 (DSPD)、 可编程逻辑设备 (PLD)、 现场可编程门阵列 (FPGA)、 处理器、 控制器、 微控 制器、 微处理器、 用于执行本申请该功能的其它电子单元或其组合中。
当在软件、 固件、 中间件或微码、 程序代码或代码段中实现实施例时, 它们可存储在例如存储部件的机器可读介质中。 代码段可表示过程、 函数、 子程序、 程序、 例程、 子例程、 模块、 软件分组、 类、 或指令、 数据结构或 程序语句的任意组合。 代码段可通过传送和 /或接收信息、 数据、 自变量、 参 数或存储器内容来稿合至另一代码段或硬件电路。 可使用包括存储器共享、 消息传递、 令牌传递、 网络传输等任意适合方式来传递、 转发或发送信息、 自变量、 参数、 数据等。
对于软件实现, 可通过执行本文该功能的模块 (例如过程、 函数等〉 来实 现本文该的技术。 软件代码可存储在存储器单元中并通过处理器执行。 存储 器单元可以在处理器中或在处理器外部实现, 在后一种情况下存储器单元可 经由本领域己知的各种手段以通信方式耦合至处理器。
参照图 7, 图 7为本发明 Polar码的速率匹配方法实施例的应用系统四, 其示出在无线通信环境中能够使用速率匹配方法的系统 1000。 例如, 系统 1000可至少部分地驻留在基站中。根据另一示例, 系统 1000可至少部分地驻 留在接入终端中。 应理解的是, 系统 1000可表示为包括功能框, 其可以是表 示由处理器、 软件或其组合 (例如固件〉 实现的功能的功能框。 系统 1000包 括具有联合操作的电子部件的逻辑组 1002。 例如, 逻辑组 1002可包括待选 单元 81、 处理单元 82和选择单元 83; 其中,
待选单元 81, 用于针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位 置集合, 并且任意两个该打孔位置集合指示的该打孔位置互不完全相同; 处理单元 82, 用于对于每种该打孔位置集合, 确定应用该打孔位置集合 时传输该 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之 和, 该错误概率之和称为该打孔位置集合对应的误帧率上界;
选择单元 83, 用于在该多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的该误帧 率上界最小的该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据该选定打孔 位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
此外, 系统 1000可包括存储器 1012, 后者保存用于执行与电子部件待 选单元 81、 处理单元 82和选择单元 83相关的功能的指令。 尽管示出为在存储 器 1012的外部, 但是可理解, 电子部件待选单元 81、 处理单元 82和选择单元 83中的一个或多个可存在于存储器 1012中。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。 当然, 为了描述这些实施例 而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的, 但是本领域普通技术人员 应该认识到, 这些实施例可以做进一歩的结合和变换。 因此, 本申请中描述 的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和保护范围内的所有改变、 修 改和变形。 此外, 就说明书或权利要求书中使用的"包含"一词而言, 该词的 涵盖方式类似于"包括"一词, 就如同 "包括 "一词在权利要求中用作衔接词所 解释的那样。
图 8为本发明 Polar码的速率匹配设备一实施例的结构示意图, 该设备 应用于 Polar码的码长是 n, 需要的打孔数量是 p的打孔场景, p小于 n; 该 设备可以执行本发明任意实施例的方法, 如图 9所示, 该 Polar码的速率匹 配设备可以包括: 待选单元 81、 处理单元 82和选择单元 83; 其中,
待选单元 81, 用于针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位 置集合, 并且任意两个该打孔位置集合指示的该打孔位置互不完全相同; 处理单元 82, 用于对于每种该打孔位置集合, 确定应用该打孔位置集合 时传输该 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之 和, 该错误概率之和称为该打孔位置集合对应的误帧率上界;
选择单元 83, 用于在该多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的该误帧 率上界最小的该打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据该选定打孔 位置集合中指示的 p个打孔位置进行速率匹配。
图 9为本发明 Polar码的速率匹配设备另一实施例的结构示意图, 如图 9所示, 在图 8所示结构的基础上, 该设备中的处理单元 82可以包括: 初始 化子单元 821、 更新子单元 822、 计算子单元 823和相加子单元 824; 其中, 初始化子单元 821, 用于对该 Polar码中的每个码符号位置, 进行该码 符号位置对应的对数似然比均值的初始化, 得到对数似然比均值初始值; 更新子单元 822, 用于在该对数似然比均值初始值的基础上, 对于从 1 至 n的每个该比特信道, 进行该对数似然比均值的递归更新;
计算子单元 823, 用于根据更新后的该对数似然比均值, 得到传输该 Polar码的第 i个比特信道的错误概率, 该 i大于等于 1小于等于 n;
相加子单元 824, 用于将各比特信道的错误概率相加得到该错误概率之 和。
进一歩的, 更新子单元 822, 具体用于按照如下公式进行更新:
"1 (1 -(1 - (Ε[ ^2 (up)]))(l - (Ε[^2 (down)])) None of them oqeals 0
(2i-l) -
E[Ln 0 E[^2 (up)] = 0
o EO顯) ] =0
E[L ] = E[L»] + E[D
Figure imgf000018_0001
进一歩的, 该选择单元 83, 具体用于在该选定打孔位置集合中指示的 p 个打孔位置进行打孔时, 高码率的打孔位置包含低码率的打孔位置。
进一歩的, 待选单元 81, 在用于确定多种待选的打孔位置集合时, 具体 是每种所述打孔位置集合中指示的 P个打孔位置是从 n个码中任意选择得到, P小于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长。
本发明实施例的 Polar码的速率匹配方法及相关装置, 可以明显改善 Polar码的 HARQ的性能, 以 Polar码的码长 n是 16, 信息比特数 k是 5, 打 孔数量 P是 6为例, Polar码的译码采用 SC译码; 如果以误码率(Bit Error Rate , 简称: BER)来评价 HARQ性能,采用本发明实施例的方案(即 Proposed Bound-based punc ) 比随机打孔的方案 (即 rand punc ) , 在 BER=10- 3的条件 下改善了 1. 5dB o
同样以 Polar码的码长 n是 16, 信息比特数 k是 5, 打孔数量 p是 6为 例, Polar码的译码采用 SC译码; 如果以误帧率 (Frame Error Rate, 简称: FER)来评价 HARQ性能,,采用本发明实施例的方案(即 Proposed Bound-based punc ) 比随机打孔的方案(即 rand punc ) , 在 FER=10- 2的条件下改善了 ldB。
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歩 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歩骤; 而 前述的存储介质包括: R0M、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的 介质。
本专利所提出的 Polar码的速率匹配方法和设备可以应用于基站,终端, Wifi的 AP, Wifi终端, Relay站等 (但不限于) 通信设备。
最后应说明的是: 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案, 而非对 其限制; 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明, 本领域的普通 技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改, 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换; 而这些修改或者替换, 并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种 Polar码的速率匹配方法, 所述方法包括:
针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置集合, 并且任意 两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同;
对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集合时传输所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 所述错 误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误帧率上界最小的 所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选定打孔位置集合 中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
2、根据权利要求 1所述的方法, 所述确定应用所述打孔位置集合时传输 所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 包 括:
对所述 Polar码中的每个码符号位置, 进行所述码符号位置对应的对数 似然比的均值的初始化, 得到对数似然比均值初始值;
在所述对数似然比均值初始值的基础上, 进行所述对数似然比均值的递 归更新;
根据更新后的所述对数似然比均值, 得到传输所述 Polar码的第 i个比 特信道的错误概率, 所述 i大于等于 1小于等于 n, 所述 n是所述 Polar码 的码长;
将各比特信道的错误概率相加得到所述错误概率之和。
3、根据权利要求 2所述的方法, 所述进行所述对数似然比均值 E的递归 更新, 包括:
s 0
Figure imgf000020_0001
E[L( ] = E[L« (up)] + E[L (down)]
其中 E表示求平均。
4、根据权利要求 2所述的方法, 所述得到传输所述 Polar码的第 i个比 ,其中 QQ函数。
5、根据权利要求 1所述的方法, 所述根据所述选定打孔位置集合中指示 的 p个打孔位置进行速率匹配, 包括:
高码率的打孔位置包含低码率的打孔位置。
6、 根据权利要求 1-5任一所述的方法,
所述 Polar码的码长为 n, 所述确定多种待选的打孔位置集合包括: 每 种所述打孔位置集合中指示的 P个打孔位置是从所述 n个码中任意选择得到, p小于 n。
7、 一种 Polar码的速率匹配设备, 所述设备包括:
待选单元, 用于针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置 集合, 并且任意两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同; 处理单元, 用于对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集 合时传输所述 Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率 之和, 所述错误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
选择单元, 用于在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误 帧率上界最小的所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选 定打孔位置集合中指示的 P个打孔位置进行速率匹配。
8、 根据权利要求 7所述的设备, 所述处理单元, 包括:
初始化子单元, 用于对所述 Polar码中的每个码符号位置, 进行所述码 符号位置对应的对数似然比均值的初始化, 得到概率密度均值初始值;
更新子单元, 用于在所述对数似然比均值初始值的基础上, 进行所述对 数似然比均值的递归更新;
计算子单元, 用于根据更新后的所述对数似然比均值, 得到传输所述 Polar码的第 i个比特信道的错误概率, 所述 i大于等于 1小于等于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长;
相加子单元,用于将各比特信道的错误概率相加得到所述错误概率之和。
9、 根据权利要求 8所述的设备, 所述更新子单元, 具体用于按照如下公 式进行更新:
eals 0 0 E[L( ] = E[L (up)] + E[^2 (down)]
其中 E表示求平均。
10、 根据权利要求 8所述的设备, 所述相加子单元具体按照如下公式进 行处
Figure imgf000022_0001
其中 pi为传输所述 Po lar码的第 i个比 特信道的错误概率。
11、 根据权利要求 7所述的设备, 所述选择单元, 具体用于在根据所述 选定打孔位置集合中指示的 p个打孔位置进行速率匹配时, 高码率的打孔位 置包含低码率的打孔位置。
12、 根据权利要求 7-11任一所述的设备,
所述待选单元, 在用于确定多种待选的打孔位置集合时, 具体是每种所 述打孔位置集合中指示的 p个打孔位置是从 n个码中任意选择得到, p小于 n, 所述 n是所述 Polar码的码长。
13、 一种无线通信装置, 包括: 存储器和处理器;
所述存储器, 用于保存执行以下操作的指令:
针对编码器输出的 Polar码, 确定多种待选的打孔位置集合, 并且任意 两个所述打孔位置集合指示的所述打孔位置互不完全相同;
对于每种所述打孔位置集合, 确定应用所述打孔位置集合时传输所述
Polar码的信息比特的所有比特信道中各比特信道的错误概率之和, 所述错 误概率之和称为所述打孔位置集合对应的误帧率上界;
在所述多种待选的打孔位置集合中, 选择对应的所述误帧率上界最小的 所述打孔位置集合, 作为选定打孔位置集合, 并根据所述选定打孔位置集合 中指示的 p个打孔位置进行速率匹配;
所述处理器, 与所述存储器耦合, 用于执行在所述存储器中保存的指令。
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