[发明专利]使用极化码的通信设备和通信方法

说明书

通信设备(40)包括编码构造器(41)和信道编码器(42)。信道编码器(42)用于使用具有变换矩阵G_N的码长为N的极化码将多个输入码元u编码为多个输出码元x。编码构造器(41)用于由至少两个不同极化码内核构成变换矩阵G_N。

技术领域

本发明涉及通信设备和方法，特别是信道编码方面的通信设备和方法。

背景技术

极化码是一类新的信道编码。其能力被证明在各类信道上得到了实现，并且其为实际码长提供了优异的误码率性能。

在极化码的原始构造中，极化码基于矩阵的克罗内克乘积的极化效应

这个矩阵被称为极化码的内核(Kernel)。极化码的生成矩阵是由行构成的子矩阵。因此，只能生成N＝2ⁿ形式的码长。另一方面，任何编码维度-信息比特数-K是可能的。因此极化码允许任何编码码率。

得到长度为N＝2ⁿ的码字x，其中，u是长度N的输入向量，而是极化码的变换矩阵，其中，n＝log₂ N。图1中给出了8比特极化码的编码说明。

在第一级，多个内核10修改输入码元u。在第二级，多个内核11修改已修改的输入码元u。最后，在第三级，多个内核12修改已两次修改的输入码元u，从而产生多个输出码元x。然而，输出码元x不具有与输入码元u相同的顺序。因此，插入了比特反向置换单元13。这使得以与输入码元u相同的顺序显示输出码元x。

极化码的主要思想是，基于这种编码过程以及，例如，如下所述的连续消除解码，一些输入比特位置将比其它输入比特位置更可靠。这被称为极化现象。信息比特设置在u的最可靠位置，而不可靠位置固定为比特值0，称为冻结比特。冻结比特位置集合被称为冻结集合。输入比特位置的可靠性可以通过密度演化、精灵辅助模拟(genie-aidedsimulation)或其它类似方法获得。

继续图1的示例，通过降低可靠性排序的比特是[u₈,u₇,u₆,u₄,u₅,u₃,u₂,u₁]。如果编码码率固定为R＝1/2,，这意味着K＝4个信息比特，则将信息设置在4个最可靠比特的位置[u₈,u₇,u₆,u₄]，而4个不太可靠比特被固定为0，即，其被冻结。

使用，例如，如图1的最右部分所示的连续消除(Successive Cancellation,SC)解码器完成极化码的解码，其中，针对8比特极化码示出了多个接收的码元y的对数似然比(log likelihood ratio,LLR)。在SC解码器中，通过从右向左传递LLR值并从左向右进行硬判决，从而从上到下连续解码所述图左侧的输入比特。出现在右侧的LLR对应于信道观察，所述LLR对应于接收的码元y。我们注意到，长度为N＝8的编码具有s＝log₂ 8＝3个阶段。在图1中，各阶段在解码方向上进行编号，而在提到级之前，各阶段进行逆向编号。在每个阶段，有4个大小为2×2的T₂节点，在下文中称为T₂框(boxes)。LLR和硬判决根据更新函数进行计算。

据推测，极化现象并不局限于所提出的维度为2的内核。这一推测已经获得了证实，其中，针对任何维度l＞2的内核T_l提供必要和充分条件以允许极化效应。这实现了基于较大内核的极化码的命题，线性和非线性极化码。以这种方式，可以生成以N＝lⁿ形式的任何块长度的极化码。

但是，许多块长度不能以N＝lⁿ的形式表示。为了克服这个限制，提出了打孔(puncturing)和缩短(shortening)技术。