译码方法、装置和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种译码方法、装置和计算机可读存储介质。

背景技术：

极化码是一种基于信道极化数字信号处理技术的信道编码方案。信道极化将二进制无记忆信道，通过信道分割、信道合并操作引入相关性，从而得到一组新的具有相互依赖关系的二进制极化信道。当参与信道极化的信道数足够多时，所得到的极化信道(比特信道)的信道容量会出现极化现象，即一部分信道的容量将会趋于1，其余的则趋于0。利用这种极化现象，可将自由比特承载在信道容量高的比特信道，而在信道容量低的比特信道上承载固定比特，从而提升传输可靠性。

目前的极化码译码算法都可以根据码树来进行译码。目前每种译码算法只对特定类型的码树结构适用，不具有通用性，大大限制了目前的译码算法的使用。

因此，需要一种通用的译码算法，不考虑码树中的特殊节点，而是针对一般节点，进行通用的简化算法译码，需要在降低译码时延和复杂度的同时，避免需要标记特殊节点而造成的硬件复杂度的增加。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种译码方法、装置和计算机可读存储介质，旨在降低译码时延和复杂度，同时避免需要标记特殊节点而造成的硬件复杂度的增加。

为实现上述目的，本发明提供了一种译码方法，所述译码方法包括以下步骤：获取极化码对应的满二叉树；从所述满二叉树的根节点起进行译码，直至得到所述满二叉树的所有叶节点的译码比特；所述从所述满二叉树的根节点起行译码包括：在对所述满二叉树的非叶节点译码时，判断所述非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，在所述非叶节点处进行译码，得到的译码比特作为所述非叶节点的所属叶节点的译码比特，在判断结果为是时，则进入所述非叶节点的子树节点，在所述子树节点处继续进行译码。

为实现上述目的，本发明还提出了一种译码装置，所述译码装置包括以下模块：二叉树获取模块，获取极化码对应的满二叉树；译码模块，从所述满二叉树的根节点起进行译码，直至得到所述满二叉树的所有叶节点的译码比特；所述从所述满二叉树的根节点起行译码包括：在对所述满二叉树的非叶节点译码时，判断所述非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，在所述非叶节点处进行译码，得到的译码比特作为所述非叶节点的所属叶节点的译码比特，在判断结果为是时，则进入所述非叶节点的子树节点，在所述子树节点处继续进行译码。

为实现上述目的，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述译码方法的步骤。

根据以上技术方案，可知本发明的译码方法、装置和计算机可读存储介质至少具有以下优点：

根据本发明的技术方案，基于二叉树码树中的节点，根据位置信息向量确定所属叶节点的自由比特数量，并根据节点处自由比特数量与预设阈值大小关系，来判定是否在节点处进行译码，二叉树与预设阈值的配合使得无需每次只在叶节点进行单个比特的译码，也不会在复杂度过高的节点上进行译码，可见能够同时降低译码的时延和复杂度。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的译码方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的译码方法的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的译码方法的示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的译码装置的框图；

图5是根据本发明的一个实施例的译码装置的框图；

图6是根据本发明的一个实施例的译码装置的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

现有技术方案中，串行消除列表(successivecancellationlist，scl)译码算法，需要计算到码树中每一个叶节点的对数似然比(log-likelihoodratio，llr)和比特判决，时间复杂度较高；而scl的简化算法(simplifiedscl，sscl)，在码树中具有特殊构造性质的中间节点处，对其所属叶节点的比特进行译码，可以降低译码时延。但由于在不同自由比特数和不同码字长度时的码树构造不同，特殊节点的类型、位置、数量也不同，由于sscl算法需要对特殊节点进行标记，这就使得sscl算法不具有通用性。而在以下实施例中，则提供了一种通用的译码方案，其复杂度和时延均较低。

如图1所示，本发明的一个实施例中提供了一种译码方法，本实施例的译码方法包括以下步骤：

步骤s110，获取极化码对应的满二叉树。

步骤s120，从满二叉树的根节点起进行译码，直至得到满二叉树的所有叶节点的译码比特；从满二叉树的根节点起行译码包括：在对满二叉树的非叶节点译码时，判断非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，在非叶节点处进行译码，得到的译码比特作为非叶节点的所属叶节点的译码比特，在判断结果为是时，则进入非叶节点的子树节点，在子树节点处继续进行译码。

在本实施例中，非叶节点包括根节点，当完成根节点的译码结果计算时直接作为极化码的译码结果，此时并不需要执行向其父节点(实际上不存在)返回信息的操作。在本实施例中，设置阈值k0作为是否在当前节点进行译码的判定阈值。

在本实施例中，设对码字长度为n的极化码进行译码。由于极化码的码字长度n＝2ⁿ必须为2的幂次方，因此在译码时，可以利用满二叉树来对译码过程进行描述。树中每一个节点都可以看作是一个构造的极化码码字。整个二叉树具有2ⁿ个叶节点，根节点的深度为n，叶节点的深度为0。极化码的编码的比特位置信息向量为ξ。ξ的值为0表示该位置的比特为固定比特，这里固定比特包括冻结比特，因为冻结比特在译码时直接置0；也包括打孔比特，因为打孔方案也都是将打孔比特置为0；还包括奇偶校验(paritycheck，pc)比特，因为pc比特在译码时并不进行比特0、1的扩展，而是根据自由比特和校验关系来确定。ξ的值为1表示该位置的比特为自由比特，这里自由比特包括信息比特，crc校验比特，以及hash校验比特，在译码时进行比特0,1扩展。可知，ξ中1的个数，就表示总的自由比特的个数k。

在本实施例中，首先以根节点为当前节点，计算当前节点v所属叶节点中自由比特的数量kv，即位置信息向量ξv中1的个数。如果kv≤k0，则可在节点v对其所属叶节点进行scl算法译码。通过scl译码，得到相应的当前节点的译码比特向量为βv，然后返回给父节点pv。如果kv＞k0，则不在节点v进行译码，而是计算得到其左子树节点vl的位置信息向量以及节点vl所属叶节点中自由比特的数量并在节点vl进行scl译码得到比特向量返回给节点v，以及在根据计算得到右子树节点vr的位置信息向量并在节点vr所属叶节点中自由比特的数量节点vr进行scl译码得到向量为返回给节点v。在节点v处根据和计算得到比特向量为βv，然后返回给父节点pv(如果当前节点为根节点，此时将其作为极化码译码结果后终止操作，不需执行返回信息的操作)。而对节点vl和节点vr的译码步骤与节点v相同。

根据本实施例的技术方案，基于二叉树码树中的节点，根据位置信息向量确定所属叶节点的自由比特数量，并根据节点处自由比特数量与预设阈值大小关系，来判定是否在节点处进行译码，二叉树与预设阈值的配合使得无需每次只在叶节点进行单个比特的译码，也不会在复杂度过高的节点上进行译码，可见能够同时降低译码的时延和复杂度。

如图2所示，本发明的一个实施例中提供了一种译码方法，本实施例的译码方法包括以下步骤：

步骤s210，获取极化码对应的满二叉树。

步骤s220，确定极化码的位置信息向量，极化码的位置信息向量中包括自由比特和固定比特，将极化码的位置信息向量作为根节点的位置信息向量。

步骤s230，根据极化码的长度2ⁿ，设置预设阈值，n为正整数。

在本实施例中，在实际译码过程中，可以根据极化码的长度不同，自动设置合理的阈值，以使得译码过程中兼顾时延和复杂度。

步骤s240，从满二叉树的根节点起进行译码，直至得到满二叉树的所有叶节点的译码比特；从满二叉树的根节点起行译码包括：在对满二叉树的非叶节点译码时，如果非叶节点非根节点，根据非叶节点的父节点的位置信息向量确定非叶节点的位置信息向量，以及根据非叶节点的位置信息向量中的自由比特数量确定非叶节点的所属叶节点的自由比特数量，判断非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，根据非叶节点的所属叶节点的自由比特，确定非叶节点的所属叶节点的比特扩展，根据非叶节点的所属叶节点的比特扩展与预设矩阵确定非叶节点的比特扩展，根据非叶节点的比特扩展进行译码，得到的译码比特作为非叶节点的所属叶节点的译码比特，具体包括：将非叶节点的所属叶节点的固定比特中冻结比特和打孔比特置0，并基于预设的校验关系和对应自由比特确定非叶节点的所属叶节点的固定比特中奇偶校验比特的值；在判断结果为是时，则进入非叶节点的子树节点，在子树节点处继续进行译码。

在本实施例中，对所属叶节点的自由比特分别进行0和1的扩展；而对于固定比特，其中冻结比特和打孔比特置0，pc比特根据相应的自由比特和校验关系来确定比特值。所属叶节点的比特扩展乘以相应的编码矩阵得到当前节点v的比特扩展，通过scl译码，得到相应的当前节点的译码比特向量为βv，然后返回给父节点pv。

本实施例的一个具体实施方式如图3所示，该码树表示的是码字长度n＝8的极化码。其中，根节点的深度为3，一共有8个叶节点对应编码前的8个比特，叶节点的深度为0。在8个叶节点中，白色表示该位置比特为固定比特，黑色表示该位置比特为自由比特。同时，设译码判决的自由比特数量门限为k0＝2。根据本实施例的技术方案，首先得到根节点a的位置信息向量ξa＝[00010011]，以及所属叶节点中自由比特数量ka＝3。由于ka＞k0，则计算得到节点a的左子树节点b的位置信息向量ξb＝[0001]，以及所属叶节点中自由比特数量kb＝1。由于kb≤k0，于是在节点b处进行scl译码，得到译码的相应结果返回给节点a。然后在节点a处计算得到节点a的右子树节点c处的位置信息向量ξc＝[0011]，以及所属叶节点中自由比特数量kc＝2。由于kc≤k0，于是在节点c处进行scl译码，此时所有叶节点的比特均完成译码，译码结束。

根据本实施例的技术方案，无需考虑特殊节点的性质，也无需对特殊节点进行标记，只考虑节点的一般情况，具有很好的通用性。将多比特判决译码算法和基于码树的简化算法进行了结合，与固定多比特判决译码算法相比，更加灵活，且译码效率更高，减少译码的时序数，降低译码时延。

如图4所示，本发明的一个实施例中提供了一种译码装置，本实施例的译码装置包括以下模块：

二叉树获取模块410，获取极化码对应的满二叉树。

译码模块420，从满二叉树的根节点起进行译码，直至得到满二叉树的所有叶节点的译码比特；从满二叉树的根节点起行译码包括：在对满二叉树的非叶节点译码时，判断非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，在非叶节点处进行译码，得到的译码比特作为非叶节点的所属叶节点的译码比特，在判断结果为是时，则进入非叶节点的子树节点，在子树节点处继续进行译码。

在本实施例中，非叶节点包括根节点，当完成根节点的译码结果计算时直接作为极化码的译码结果，此时并不需要执行向其父节点(实际上不存在)返回信息的操作。在本实施例中，设置阈值k0作为是否在当前节点进行译码的判定阈值。

在本实施例中，设对码字长度为n的极化码进行译码。由于极化码的码字长度n＝2ⁿ必须为2的幂次方，因此在译码时，可以利用满二叉树来对译码过程进行描述。树中每一个节点都可以看作是一个构造的极化码码字。整个二叉树具有2ⁿ个叶节点，根节点的深度为n，叶节点的深度为0。极化码的编码的比特位置信息向量为ξ。ξ的值为0表示该位置的比特为固定比特，这里固定比特包括冻结比特，因为冻结比特在译码时直接置0；也包括打孔比特，因为打孔方案也都是将打孔比特置为0；还包括奇偶校验(paritycheck，pc)比特，因为pc比特在译码时并不进行比特0、1的扩展，而是根据自由比特和校验关系来确定。ξ的值为1表示该位置的比特为自由比特，这里自由比特包括信息比特，crc校验比特，以及hash校验比特，在译码时进行比特0,1扩展。可知，ξ中1的个数，就表示总的自由比特的个数k。

在本实施例中，首先以根节点为当前节点，计算当前节点v所属叶节点中自由比特的数量kv，即位置信息向量ξv中1的个数。如果kv≤k0，则可在节点v对其所属叶节点进行scl算法译码。通过scl译码，得到相应的当前节点的译码比特向量为βv，然后返回给父节点pv。如果kv＞k0，则不在节点v进行译码，而是计算得到其左子树节点vl的位置信息向量以及节点vl所属叶节点中自由比特的数量并在节点vl进行scl译码得到比特向量返回给节点v，以及在根据计算得到右子树节点vr的位置信息向量并在节点vr所属叶节点中自由比特的数量节点vr进行scl译码得到向量为返回给节点v。在节点v处根据和计算得到比特向量为βv，然后返回给父节点pv(如果当前节点为根节点，此时将其作为极化码译码结果后终止操作，不需执行返回信息的操作)。而对节点vl和节点vr的译码步骤与节点v相同。

根据本实施例的技术方案，基于二叉树码树中的节点，根据位置信息向量确定所属叶节点的自由比特数量，并根据节点处自由比特数量与预设阈值大小关系，来判定是否在节点处进行译码，二叉树与预设阈值的配合使得无需每次只在叶节点进行单个比特的译码，也不会在复杂度过高的节点上进行译码，可见能够同时降低译码的时延和复杂度。

如图5所示，本发明的一个实施例中提供了一种译码装置，本实施例的译码装置包括以下模块：

二叉树获取模块510，获取极化码对应的满二叉树，以及确定极化码的位置信息向量，极化码的位置信息向量中包括自由比特和固定比特，将极化码的位置信息向量作为根节点的位置信息向量。

阈值设置模块520，根据极化码的长度2ⁿ，设置预设阈值，n为正整数。

在本实施例中，在实际译码过程中，可以根据极化码的长度不同，自动设置合理的阈值，以使得译码过程中兼顾时延和复杂度。

译码模块530，从满二叉树的根节点起进行译码，直至得到满二叉树的所有叶节点的译码比特；从满二叉树的根节点起行译码包括：在对满二叉树的非叶节点译码时，如果非叶节点非根节点，根据非叶节点的父节点的位置信息向量确定非叶节点的位置信息向量，以及根据非叶节点的位置信息向量中的自由比特数量确定非叶节点的所属叶节点的自由比特数量，判断非叶结点的所属叶节点的自由比特数量是否超过预设阈值，在判断结果为否时，根据非叶节点的所属叶节点的自由比特，确定非叶节点的所属叶节点的比特扩展，根据非叶节点的所属叶节点的比特扩展与预设矩阵确定非叶节点的比特扩展，根据非叶节点的比特扩展进行译码，得到的译码比特作为非叶节点的所属叶节点的译码比特，具体包括：将非叶节点的所属叶节点的固定比特中冻结比特和打孔比特置0，并基于预设的校验关系和对应自由比特确定非叶节点的所属叶节点的固定比特中奇偶校验比特的值；在判断结果为是时，则进入非叶节点的子树节点，在子树节点处继续进行译码。

在本实施例中，对所属叶节点的自由比特分别进行0和1的扩展；而对于固定比特，其中冻结比特和打孔比特置0，pc比特根据相应的自由比特和校验关系来确定比特值。所属叶节点的比特扩展乘以相应的编码矩阵得到当前节点v的比特扩展，通过scl译码，得到相应的当前节点的译码比特向量为βv，然后返回给父节点pv。

本实施例的一个具体实施方式如图6所示，该码树表示的是码字长度n＝16的极化码。其中，根节点的深度为4，一共有16个叶节点对应编码前的16个比特，叶节点的深度为0。在16个叶节点中，白色表示该位置比特为固定比特，黑色表示该位置比特为自由比特。同时，设译码判决的自由比特数量门限为k0＝4。根据本实施例的技术方案，首先得到根节点a的位置信息向量ξa＝[0000011111110001]，以及所属叶节点中自由比特数量ka＝8。由于ka＞k0，于是计算得到节点a的左子树节点b的位置信息向量ξb＝[00000111]，以及所属叶节点中自由比特数量kb＝3。由于kb≤k0，于是在节点b处进行scl译码，得到译码的相应结果返回给节点a。然后在节点a处计算得到节点a的右子树节点c处的位置信息向量ξc＝[11110001]，以及所属叶节点中自由比特数量kc＝5。由于kc＞k0，于是计算得到节点c的左子树节点d的位置信息向量ξd＝[1111]，以及所属叶节点中自由比特数量kd＝4。由于kd≤k0，于是在节点d处进行scl译码。得到译码的相应结果返回给节点c。然后，根据计算得到节点c的右子树节点e处的位置信息向量ξe＝[0001]，以及所属叶节点中自由比特数量ke＝1。由于ke≤k0，于是在节点e处进行scl译码。之后在节点c将译码结果返回给节点a。此时所有叶节点的比特均完成译码，译码结束。

根据本实施例的技术方案，无需考虑特殊节点的性质，也无需对特殊节点进行标记，只考虑节点的一般情况，具有很好的通用性。将多比特判决译码算法和基于码树的简化算法进行了结合，与固定多比特判决译码算法相比，更加灵活，且译码效率更高，减少译码的时序数，降低译码时延。

本发明的一个实施例中提供了一种译码设备，本实施例的译码设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的译码程序，译码程序被处理器执行时实现如图1至图2对应实施例的译码方法的步骤。

本发明的一个实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如图1至图2对应实施例的译码方法的译码方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。