Polar码编码及译码方法、装置、基站及用户设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种Polar编码及译码方法、装置、基站及用户设备。

背景技术

Polar码(极化码)是目前在理论上唯一能够达到信道容量的信道编码，同时也是3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)确定的5G短码块控制信道编码方案。SCL(Successive Cancellation list，连续消除列表)译码作为一种改进的Polar码译码算法，在选取的路径参数足够大的情况下性能与最大似然方法的性能相当，但是，该方法是串行解码，译码时延较大，并且在选取的路径参数较大的情况下，译码复杂度也很高。

发明内容

本发明提供的Polar编码及译码方法、装置、基站及用户设备，能够增强译码准确性，提升译码性能。

第一方面，本发明提供一种Polar码编码方法，所述方法应用于基站，所述方法包括：

根据上层参数的长度以及传输信息比特的长度计算需要补零的比特长度；

在所述传输信息比特的末尾添加相应长度的零比特；

将完成所有Polar码编码操作的信号发送给用户设备。

可选地，所述根据上层参数的长度以及传输信息比特的长度计算需要补零的比特长度包括：将所述上层参数的长度减去所述传输信息比特的长度，得到需要补零的比特长度。

可选地，所述上层参数为payloadSizeDCI_format2_7。

第二方面，本发明提供一种Polar码译码方法，所述方法应用于用户设备，所述方法包括：

接收基站侧发送的经过Polar码编码的信号，并从中恢复出编码比特；

根据所述编码比特中的冻结比特指示确定需要译码的信息比特位置；

通过计算补零的位置确定补零标识；

将所述信息比特位置中具有补零标识的比特译码为0。

可选地，所述方法还包括：

将译码分支为1的路径的度量值置为极大值。

第三方面，本发明提供一种Polar码编码装置，所述装置位于基站，所述装置包括：

第一计算单元，用于根据上层参数的长度以及传输信息比特的长度计算需要补零的比特长度；

添加单元，用于在所述传输信息比特的末尾添加相应长度的零比特；

发送单元，用于将完成所有Polar码编码操作的信号发送给用户设备。

可选地，所述第一计算单元，用于将所述上层参数的长度减去所述传输信息比特的长度，得到需要补零的比特长度。

第四方面，本发明提供一种Polar码译码装置，所述装置位于用户设备，所述装置包括：

接收单元，用于接收基站侧发送的经过Polar码编码的信号，并从中恢复出编码比特；

确定单元，用于根据所述编码比特中的冻结比特指示确定需要译码的信息比特位置；

第二计算单元，用于通过计算补零的位置确定补零标识；

译码单元，用于将所述信息比特位置中具有补零标识的比特译码为0。

可选地，所述装置还包括：

设置单元，用于将译码分支为1的路径的度量值置为极大值。

第五方面，本发明提供一种基站，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述Polar码编码方法。

第六方面，本发明提供一种用户设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述Polar码译码方法。

第七方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述Polar码编码方法。

第八方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述Polar码译码方法。

本发明实施例提供的Polar编码及译码方法、装置、基站及用户设备，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

附图说明

图1为本发明一实施例Polar码编码方法的流程图；

图2为本发明一实施例Polar码译码方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的DCI format2_7在PDCCH中的编解码过程示意图；

图4为本发明实施例提供的使用SCL译码算法时译码树结构；

图5为本发明一实施例Polar码编码装置的结构示意图；

图6为本发明一实施例Polar码译码装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

采用多比特译码算法能够同时对多个比特进行译码，从而提升解码效率。另外，基站在发送DCI(Downlink Control Information，下行控制信息)时，需要对一些固定位置补零处理，比如码块对齐、DCI size小于12以及format2_7场景中上层参数传递的DCI长度和实际有用信息比特的对齐处理等，基于SCL决策树结构，解码的时候可以利用这些有用信息来辅助译码，从而改善译码性能。

补零方法常用于码块对齐过程中，而现有的零辅助译码方案仅限制在DCI size小于12的情况，在DCI size大于12的情况下并没有涉及，并且在R17版本之后定义的DCIformat2_7才真正为DCI size大于12时候的补零译码算法提供了场景支持。

本发明实施例主要针对基站在发送DCI时，会在特定的位置进行填零处理，比如DCI对齐过程以及DCI size小于12的时候，都会通过添加0信息比特来满足DCI长度要求。UE可以利用这些位置固定并且已知的补零比特来增强译码准确性。传统方法是将这些位置作为未知信息比特去译码，无法充分利用这些固定位置已知的信息，针对该缺陷，本发明实施例提出了一种能够实现任意码长的Polar编码及译码解决方案，并且通过已知的零比特来辅助译码决策，从而提升译码性能。

本发明实施例提供一种Polar码编码方法，所述方法应用于基站，如图1所示，所述方法包括：

S11、根据上层参数的长度以及传输信息比特的长度计算需要补零的比特长度。

S12、在所述传输信息比特的末尾添加相应长度的零比特。

S13、将完成所有Polar码编码操作的信号发送给用户设备。

本发明实施例提供的Polar码编码方法，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

本发明实施例提供一种Polar码译码方法，所述方法应用于用户设备，如图2所示，所述方法包括：

S21、接收基站侧发送的经过Polar码编码的信号，并从中恢复出编码比特。

S22、根据所述编码比特中的冻结比特指示确定需要译码的信息比特位置。

S23、通过计算补零的位置确定补零标识。

S24、将所述信息比特位置中具有补零标识的比特译码为0。

本发明实施例提供的Polar码编码方法，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

下面结合具体实施例对本发明Polar码译码方法进行详细说明。

针对基站DCI的生成过程中，由于上层配置参数和实际有效传输的信息长度的差异，需要将实际传输信息长度补齐到与配置参数一致，在有效比特后面进行补零是一种简单有效的处理方式，并且能够匹配任意码长。

图3所示为DCI format2_7在PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)中的编解码过程，其中，通过Zero padding(零填充)处理使得有效比特的长度与上层配置参数DCI size对齐，补零方式为在有效比特尾部添加连续的0比特，在UE端进行译码时，UE通过计算补零的位置来确定补零标识，进而通过这个补零标识来识别信息比特为0的位置，这样就能在进行译码决策时直接判断为0信息比特，从而减少了决策失误的概率。

如图3所示，左侧流程为基站进行Polar码编码的过程：基站会通过上层参数payloadSizeDCI_format2_7(协议规定授权和未授权的频谱最多有41位和43位比特)和传输信息比特的长度来计算需要补零的比特长度，然后在信息比特末尾添加相应长度的零比特，使其最终长度等于payloadSizeDCI_format2_7指定的比特长度，其余过程均与PDCCH正常流程一致。

如图3所示，右侧流程为UE进行Polar码译码的过程，也即UE根据接收到的LLR(Log-Likelihood Ratio，对数似然比)信息得到估计的信息比特的过程，在Polar译码之前，UE会通过与基站处理反向的逆过程来恢复译码前的编码比特。译码过程中，会根据冻结比特指示来选择需要译码的信息比特位置，本发明实施例的使用场景是在当前位置是信息比特，并且恰好是补零标识(Padding flag)指示的位置时，直接将该比特译码为0，并将译码分支为1的PM(Path Metrics，路径度量值)置为极大值，从而保证了当前比特的译码值固定为已知的零比特，而对于不满足补零标识(Padding flag)的信息比特，译码方式与现有的Polar码译码方案一致。

图4所示为使用SCL译码算法时译码树结构，假设当前比特指示都是信息比特。如图4所示，左侧为不使用零辅助译码的决策树，即使是通过补零的比特，这种情况对于译码决策为0还是1需要根据路径度量值来判断。而在并行译码算法中，需要同时把这些决策分支上的路径度量值进行累加计算，这样不仅增加了计算量，同时也提高了失误率。右侧为通过补零标识(Padding flag)来对决策分支进行剪枝处理后的译码树，显然可以看到很多的分支被剔除了，其主要依据还是由于这些决策信息是已知的，从而简化了译码决策的不确定性。

另外，本实施例也支持在译码中根据不同的冻结比特个数来对决策分支进行筛选，比如在4比特并行译码时，当待译码的比特中冻结比特个数为一个时，冻结比特只能是第一个比特，根据这个原则，结合补零标识(Padding flag)，能将译码树进行充分简化，从而进一步减少译码复杂性，提高译码准确性。

本发明实施例提供的Polar码译码方法，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

本发明实施例还提供一种Polar码编码装置，所述装置位于基站，如图5所示，所述装置包括：

第一计算单元11，用于根据上层参数的长度以及传输信息比特的长度计算需要补零的比特长度；

添加单元12，用于在所述传输信息比特的末尾添加相应长度的零比特；

发送单元13，用于将完成所有Polar码编码操作的信号发送给用户设备。

本发明实施例提供的Polar码编码装置，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

可选地，所述第一计算单元11，用于将所述上层参数的长度减去所述传输信息比特的长度，得到需要补零的比特长度。

本实施例的装置，可以用于执行上述Polar码编码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。

本发明实施例还提供一种Polar码译码装置，所述装置位于用户设备，如图6所示，所述装置包括：

接收单元21，用于接收基站侧发送的经过Polar码编码的信号，并从中恢复出编码比特；

确定单元22，用于根据所述编码比特中的冻结比特指示确定需要译码的信息比特位置；

第二计算单元23，用于通过计算补零的位置确定补零标识；

译码单元24，用于将所述信息比特位置中具有补零标识的比特译码为0。

本发明实施例提供的Polar码译码装置，在Polar码SCL译码算法中使用了已知比特的信息来辅助译码决策，通过对基站发送的DCI信息进行补零处理，UE在译码时追踪这些补零位置，结合SCL译码树结构，利用已知比特来对译码树进行剪枝处理，从而能够减少决策失误的概率，增强译码准确性；并且减少了节点分裂路径的计算，提升了译码性能。

可选地，所述装置还包括：

设置单元，用于将译码分支为1的路径的度量值置为极大值。

本实施例的装置，可以用于执行上述Polar码译码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。

本发明实施例还提供一种基站，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述Polar码编码方法。

本发明实施例还提供一种用户设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述Polar码译码方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述Polar码编码方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述Polar码译码方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。