一种用于概率整形的方法和装置与流程

本技术涉及无线通信，更具体地，涉及一种用于概率整形的方法和装置。

背景技术：

1、高阶调制是指将多个比特映射到同一个信道符号，可以提升频谱效率。常见的高阶调制方案有正交振幅调制(quadrature amplitude modulation,qam)和幅度调制(amplitude modulation,am)，例如16qam、64qam、256am等。高阶调制中不同符号能量可能不同，通过多发送低能量的符号、少发送高能量的符号可以节省平均能量。理论分析表明，对于高斯白噪声信道，当发送符号分布服从高斯分布(gaussian distribution)时，能够有效降低发送能耗。

2、概率整形(probabilistic shaping，ps)技术也可以称为概率成形，通过在编码(encoder)之前级联一个预编码器(precoder)，将信息比特映射(“整形”)到一个服从特定分布的序列(precoder亦被称为分布匹配器(distribution matcher,dm)，也可以称为某种变换等)；然后，在编码过程中采用系统码编码，使得上述满足特定分布的序列最终直接出现在编码序列中，从而实现对最后的调制符号进行整形。通过概率整形技术可以实现低能量的符号的出现概率高于高能量的符号的出现概率。

3、一种常用的概率整形方案为乘积整形，但是，该方法为符号级整形，实现复杂度高，且通过该方案获得的符号概率分布仍不理想，有待优化。

技术实现思路

1、本技术提供一种用于概率整形的方法和装置，可以获得更优符号概率分布，提升整形效果。

2、第一方面，提供了一种用于概率整形的方法，可以由第一通信装置执行，第一通信装置可以包括通信设备(例如网络侧设备、终端设备侧设备，等)，或用于通信设备的模块(例如，处理器、芯片、电路、能够实现全部或部分的通信设备功能的逻辑模块、硬件和/或软件，等)执行。第一通信装置可以应用于发送侧。该方法包括：确定p个载荷比特序列，p为大于或等于2的整数，所述p个载荷比特序列基于载荷比特获得，所述p个载荷比特序列中的第m载荷比特序列包括2m-1个载荷比特子序列，所述2m-1个载荷比特子序列依次为第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，1≤m≤p，m为整数；对所述p个载荷比特序列中的第m载荷比特序列进行分布匹配，获得p个比特序列；其中：当m＝1时，所述p个载荷比特序列中的第1载荷比特序列经过第1分布匹配，获得第1比特序列；当2≤m≤p时，在所述p个载荷比特序列中的所述第m载荷比特序列中，所述第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列分别经过第2m-1分布匹配至第2m-1分布匹配，获得第2m-1比特子序列至第2m-1比特子序列，第2m-1+2j比特子序列的长度和第2m-1+2j+1比特子序列的长度分别与第2m-2+j比特子序列中的0和1的数目相同，以及，第2m-1+2j比特子序列和第2m-1+2j+1比特子序列分别对应于第2m-2+j比特子序列中0和1的位置，h遍历[0，…，2m-2-1]，所述第2m-1比特子序列至所述第2m-1比特子序列级联得到所述p个比特序列中的第m比特序列；以及，输出调制符号流，所述调制符号流是基于分布匹配后的所述p个比特序列获得的。

3、在本技术的技术方案中，第一通信装置采用比特级的概率整形方法，通过将待整形的载荷比特分为p个载荷比特序列，并对每个载荷比特序列包含的载荷比特子序列进行分布匹配，其中，p个载荷比特序列对应p个层，该p个层中的第m层的第2m-1+2j比特子序列的长度、第2m-1+2j+1比特子序列的长度分别与第m-1层的第2m-2+j比特子序列中的0和1的数目相同。此外，第2m-1+2j比特子序列中的比特与第2m-2+j比特子序列中的0的位置对应，第2m-1+2j+1比特子序列中的比特与第2m-2+j比特子序列中的1的位置对应，通过这些约束，可以提高概率整形的输出符号分布的灵活性，从而提升整形效果。

4、此外，本技术的技术方案是采用比特级分布匹配实现多种符号概率，可以降低第一通信装置与第二通信装置的实现复杂度。

5、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：对第一序列进行调制，获得所述调制符号流，所述第一序列基于所述p个比特序列确定，其中，所述第2m-1+2j比特子序列中的比特与第2m-2+j比特子序列中为0的比特调制为同一个调制符号，第2m-1+2j+1比特子序列中的比特与第2m-2+j比特子序列中为1的比特调制为同一个调制符号。

6、第二方面，提供了一种用于概率整形的方法，可以由第二通信装置执行，第二通信装置可以包括通信设备(例如网络侧设备、终端设备侧设备，等)，或用于通信设备的模块(例如，处理器、芯片、电路、能够实现全部或部分的通信设备功能的逻辑模块、硬件和/或软件，等)执行。第二通信装置可以应用于接收侧。该方法可以包括：获取调制符号流；对所述调制符号流中的调制符号进行解调制，获得p个比特序列，所述p个比特序列是对p个载荷比特序列进行分布匹配获得的；对所述p个比特序列进行分布匹配逆处理，获得所述p个载荷比特序列；以及，基于所述p个载荷比特序列获得载荷比特；其中，p为大于或等于2的整数，所述p个载荷比特序列中的第m载荷比特序列包括2m-1个载荷比特子序列，所述2m-1个载荷比特子序列依次为第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，1≤m≤p，m为整数；当m＝1时，所述p个载荷比特序列中的第1载荷比特序列是对所述p个比特序列中的第1比特序列进行第1分布匹配的逆处理获得的；当2≤m≤p时，在所述p个载荷比特序列中的所述第m载荷比特序列中，第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，是对所述p个比特序列中的第m比特序列包含的第2m-1比特子序列至第2m-1比特子序列进行第2m-1分布匹配至第2m-1分布匹配的逆处理获得的，所述第2m-1+2j比特子序列的长度和所述第2m-1+2j+1比特子序列的长度分别与第2m-2+j比特子序列中的0和1的数目相同，所述第2m-1+2j比特子序列和所述第2m-1+2j+1比特子序列分别对应于所述第2m-2+j比特子序列中0和1的位置，j遍历[0,…,2m-2-1]。

7、第二方面的方法是与第一方面的方法对应的接收侧的方法，技术效果可以参见第一方面的说明。

8、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述第2m-1+2j比特子序列中的比特与所述第2m-2+j比特子序列中为0的比特被调制在同一个调制符号，所述第2m-1+2j+1比特子序列中的比特与第2m-2+j比特子序列中为1的比特被调制在同一个调制符号。

9、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，所述第m比特序列的长度为n，所述n与信道资源的数目有关，所述n为正整数。

10、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，所述n小于或等于2nre，nre为所述信道资源的数目，所述nre为正整数。

11、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，所述第m载荷比特序列的长度与所述n的比值为预定义或预配置的。

12、在该实现方式中，通过预定义或预配置分布匹配码率，可以简化实现，降低设计复杂度。

13、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，第一分布匹配码率和第二分布匹配码率中的一个为预定义或预配置的，另一个是基于该预定义或预配置的分布匹配码率确定的，其中，所述第一分布匹配码率为：所述第2m-1+2j载荷比特子序列的长度与所述第2m-1+2j比特子序列的长度的比值；所述第二分布匹配码率为：所述第2m-1+2j+1载荷比特子序列的长度与所述2m-1+2k+1比特子序列的长度的比值；其中，m遍历[2，…,p]，m为整数。

14、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，所述第m载荷比特序列的长度与所述n的比值与如下至少一项有关：调制与编码策略mcs序号、频谱效率。

15、在该实现方式中，基于mcs序号和频率效率的至少一项确定分布匹配码率。由于mcs序号的大小、频谱效率影响分布匹配的码率设计，因此基于mcs序号和频谱效率确定分布匹配的码率，可以利用概率整形改善传输可靠性，实现传输效率与传输可靠性的平衡。

16、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，在同一个调制阶数内，所述第m载荷比特序列的长度与所述n的比值与如下至少一项正相关：所述mcs序号、所述频谱效率。

17、在第一方面或第二方面的某些实现方式中，所述p个比特序列中的第m-1比特序列在调制时对应的幅度位的可靠度，高于所述p个比特序列中的第m比特序列在调制时对应的幅度位的可靠度，m遍历[2，…,p]；以及，所述第m比特序列所包括的第2m-1比特子序列至第2m-1比特子序列在调制时对应的幅度位的可靠度相同。

18、在该实现方式中，基于p个比特序列中的比特在调制时的可靠性差异，可以对载荷比特的传输可靠度进行差异化保证，同时尽可能多发送低能量的符号，少发送高能量的符号，降低第一通信装置的功耗。

19、第三方面，提供一种通信装置，所述通信装置具有实现第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元。

20、作为示例，该通信装置包括处理模块和通信模块，其中，处理模块，用于：

21、确定p个载荷比特序列，p为大于或等于2的整数，所述p个载荷比特序列基于载荷比特获得，所述p个载荷比特序列中的第m载荷比特序列包括2m-1个载荷比特子序列，所述2m-1个载荷比特子序列依次为第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，1≤m≤p，m为整数；

22、对所述p个载荷比特序列分别进行分布匹配，获得p个比特序列；其中：

23、当m＝1时，所述p个载荷比特序列中的第1载荷比特序列经过第1分布匹配，获得所述p个比特序列中的第1比特序列；

24、当2≤m≤p时，所述第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列分别经过第2m-1分布匹配至第2m-1分布匹配，获得第2m-1比特子序列至第2m-1比特子序列，第2m-1+2j比特子序列的长度和第2m-1+2j+1比特子序列的长度分别与第2m-2+j比特子序列中的0和1的数目相同，以及，所述第2m-1+2j比特子序列和所述第2m-1+2j+1比特子序列分别对应于所述第2m-2+j比特子序列中0和1的位置，j遍历[0，…，2m-2-1]，所述第2m-1比特子序列至所述第2m-1比特子序列级联得到所述p个比特序列中的第m比特序列；以及，

25、通信模块，用于输出调制符号流，所述调制符号流是基于分布匹配后的所述p个比特序列获得的。

26、第四方面，提供一种通信装置，所述通信装置具有实现第二方面或第二方面的任意一种可能的实现方式中的方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元。

27、作为示例，该通信装置包括处理模块和通信模块。其中，通信模块用于：获取调制符号流；

28、处理模块，用于：

29、对所述调制符号流中的调制符号进行解调制，获得p个比特序列，所述p个比特序列是对p个载荷比特序列分别进行分布匹配获得的；

30、对所述p个比特序列进行分布匹配逆处理，获得所述p个载荷比特序列；以及，

31、基于所述p个载荷比特序列获得载荷比特；

32、其中，p为大于或等于2的整数，所述p个载荷比特序列中的第m载荷比特序列包括2m-1个载荷比特子序列，所述2m-1个载荷比特子序列依次为第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，1≤m≤p，m为整数；其中：

33、当m＝1时，所述p个载荷比特序列中的第1载荷比特序列是基于对所述p个比特序列中的第1比特序列进行第1分布匹配的逆处理获得的；

34、当2≤m≤p时，在所述p个载荷比特序列中所述第m载荷比特序列中，所述第2m-1载荷比特子序列至第2m-1载荷比特子序列，是基于对所述p个比特序列中的第m比特序列包含的第2m-1比特子序列至第2m-1比特子序列进行第2m-1分布匹配至第2m-1分布匹配的逆处理获得的，第2m-1+2j比特子序列的长度和第2m-1+2j+1比特子序列的长度分别与第2m-2+j比特子序列中的0和1的数目相同，所述第2m-1+2j比特子序列和所述第2m-1+2j+1比特子序列分别对应于所述第2m-2+j比特子序列中0和1的位置，j遍历[0,…,2m-2-1]，所述第2m-1比特子序列至所述第2m-1比特子序列级联得到所述p个比特序列中的第m比特序列。

35、在一个示例中，所述通信模块，还用于获取信道接收序列，并基于所述信道接收序列获取所述调制符号流。

36、在第三方面和第四方面的实现中，作为示例，通信模块可以为射频模块，处理模块可以为处理器。上述通信模块和处理模块各自执行的处理仅是作为示例，发送侧的载荷比特到调制符号流的完整链路处理，接收侧的信道接收序列到载荷比特的完整链路处理，通常是由射频模块和处理器分工协作完成，但是具体分工取决于通信标准、硬件架构或性能需求。

37、第五方面，提供一种通信装置，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使得所述通信装置执行第一方面或其任意可能的实现方式中的方法；或者执行第二方面或第二方面任意可能的实现方式中的方法。可选地，所述至少一个处理器与至少一个存储器耦合，所述至少一个存储器用于存储计算机程序或指令，所述至少一个处理器用于从所述至少一个存储器中调用并运行该计算机程序或指令，使得通信装置执行第一方面或其任意可能的实现方式中的方法；或者执行第二方面或其任意可能的实现方式中的方法。可选地，所述至少一个处理器可以包括在该通信装置中，也可以被配置在该通信装置外部。可选地，所述通信装置还包括所述至少一个存储器。可选地，所述通信装置还包括至少一个通信接口。作为示例，所述通信接口可以包括输入接口和/或输出接口，或者，也可以为接口电路。

38、第六方面，提供一种通信装置，包括通信接口和电路，所述通信接口用于接收待处理的信号，并将所述信号传输至所述电路；所述电路用于对所述信号进行处理，以执行如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的方法；或者执行如第二方面或其任意可能的实现方式中的方法。可选地，所述通信接口还用于输出所述电路处理后的信号。可选地，所述信号可以包括信息和/或数据(例如，载荷比特或调制符号，等)。可选地，所述通信装置可以为芯片(如：基带芯片)或芯片系统。

39、第七方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序代码或指令，当计算机程序或指令在计算机上运行时，使得如所述第一方面或其任意一种可能的实现方式中的方法被实现；或者，如所述第二方面或其任意一种可能的实现方式中的方法被实现。

40、第八方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码或指令，当所述计算机程序代码或指令在计算机上运行时，使得所述第一方面或其任意一种可能的实现方式中的方法被实现；或者，如所述第二方面或其任意一种可能的实现方式中的方法被实现。

41、第九方面，提供一种无线通信系统，包括如第三方面中所述的通信装置以及如第四方面所述的通信装置。