极化码的译码方法、装置和非易失性计算机可读存储介质与流程

1.本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种极化码的译码方法、极化码的译码装置和非易失性计算机可读存储介质。


背景技术：

2.极化码(polar code)是一种前向错误更正编码方式，用于通信技术中的信号传输。极化码是一种被证明可以达到香农极限的编码译码方法。
3.在相关技术中，为了对抗传输信道的突发干扰和多径衰落，在极化编码后增加交织编码，在接收端的极化译码器前增加解交织。


技术实现要素：

4.本公开的发明人发现上述相关技术中存在如下问题：交织编码和解交织会引入额外的延时，导致译码效率降低。
5.鉴于此，本公开提出了一种极化码的译码技术方案，能够提高译码效率。
6.根据本公开的一些实施例，提供了一种极化码的译码方法，包括：接收极化码的编码装置传输来的编码码元序列，编码码元序列为依次通过分段极化编码处理和交织编码处理获取，编码码元序列长度为n，分段极化编码处理的分段数量为k，n和k为2的整数次幂；按照码元顺序，将编码码元序列按列串行写入m行n列的交织译码矩阵，m和n为2的整数次幂；根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段，j为分段极化编码处理的分段中码元的数量；对各待极化译码分段进行分段极化译码处理，确定译码结果。
7.在一些实施例中，根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段包括：在k＝m的情况下，并行读取交织译码矩阵中的各码元行，分别作为各待极化译码分段。
8.在一些实施例中，根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段包括：在k《m的情况下，对于第k个待极化译码分段，读取交织译码矩阵的第k个码元行，以及与第k个码元行间隔l
×
k行的各码元行作为第k个待极化译码分段，k为小于等于k的正整数，l为正整数。
9.在一些实施例中，根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段包括：在k》m的情况下，按照从上到下的行顺序和从左到右的列顺序，从交织译码矩阵的每个码元行中读取k/m个待极化译码分段。
10.在一些实施例中，对各待极化译码分段进行分段极化译码处理，确定译码结果包括：利用分段极化编码处理生成的各分段的校验码，对相应的各分段极化译码处理结果进行校验。
11.根据本公开的另一些实施例，提供一种极化码的译码装置，包括：接收单元，用于
接收极化码的编码装置传输来的编码码元序列，编码码元序列为依次通过分段极化编码处理和交织编码处理获取，编码码元序列长度为n，分段极化编码处理的分段数量为k，n和k为2的整数次幂；写入单元，用于按照码元顺序，将编码码元序列按列串行写入m行n列的交织译码矩阵，m和n为2的整数次幂；读取单元，用于根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段，j为分段极化编码处理的分段中码元的数量；确定单元，用于对各待极化译码分段进行分段极化译码处理，确定译码结果。
12.在一些实施例中，读取单元在k＝m的情况下，并行读取交织译码矩阵中的各码元行，分别作为各待极化译码分段。
13.在一些实施例中，读取单元在k《m的情况下，对于第k个待极化译码分段，读取交织译码矩阵的第k个码元行，以及与第k个码元行间隔l
×
k行的各码元行作为第k个待极化译码分段，k为小于等于k的正整数，l为正整数。
14.在一些实施例中，读取单元在k》m的情况下，按照从上到下的行顺序和从左到右的列顺序，从交织译码矩阵的每个码元行中读取k/m个待极化译码分段。
15.在一些实施例中，确定单元利用分段极化编码处理生成的各分段的校验码，对相应的各分段极化译码处理结果进行校验。
16.根据本公开的又一些实施例，提供一种极化码的译码装置，包括：存储器；和耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器装置中的指令，执行上述任一个实施例中的极化码的译码方法。
17.根据本公开的再一些实施例，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一个实施例中的极化码的译码方法。
18.在上述实施例中，采用了分段极化码和交织处理结合的方式实现译码处理；并根据交织译码矩阵的行数与分段极化码的段数，采用不同的码元读取方式，使得解交织处理中的串并转换和分段极化译码的串并转换互为逆操作。这样，可以避免解交织处理与分段极化译码的延时问题，从而提高了译码效率。
附图说明
19.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
20.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开：
21.图1示出本公开的极化码的译码方法的一些实施例的流程图；
22.图2示出本公开的读取方式的一些实施例的示意图；
23.图3示出本公开的读取方式的另一些实施例的示意图；
24.图4示出本公开的读取方式的又一些实施例的示意图；
25.图5示出本公开的极化码的译码装置的一些实施例的框图；
26.图6示出本公开的极化码的译码装置的另一些实施例的框图；
27.图7示出本公开的极化码的译码装置的又一些实施例的框图。
具体实施方式
28.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
29.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
30.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
32.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.如前所述，极化码译码器采用分段独立scl(successive-cancellation，连续消除)译码的方法允许每一个分段独立地进行译码，从而缩短译码时间。但是，在分段译码前，需要对接收的编码码字先进行分段，因此也会额外引入延时。解交织处理和分段的串并转换也会引入延时，这部分延时限制了包含译码器的接收端的延时性能，影响系统吞吐量。
35.针对上述问题，本公开在发送端采用设定的交织编解码方案，以便接收端的解交织中的串并转换和译码器分段的串并转换互为逆操作；接收端根据译码器的不同分段数量采用不同的顺序进行读取。由此，可以省略两次串并操作的处理时间，缩短了接收端的处理延时,节省硬件资源。例如，可以通过如下的实施例来时实现本公开的技术方案。
36.图1示出本公开的极化码的译码方法的一些实施例的流程图。
37.如图1所示，该方法包括：步骤110，接收编码码元序列；步骤120，写入交织译码矩阵；步骤130，从交织译码矩阵中读取待极化译码分段；和步骤140，确定译码结果。
38.在步骤110中，接收极化码的编码装置传输来的编码码元序列。编码码元序列为依次通过分段极化编码处理和交织编码处理获取。编码码元序列长度为n，分段极化编码处理的分段数量为k，n和k为2的整数次幂。例如，本公开中的码元为二进制码元，对码元和比特的概念不进行区分。
39.在一些实施例中，在发送端即编码器侧，对于待编码码元序列，先采用串行写入、并行读取的方式(串并转换)完成极化编码；对于极化编码结果，再采用串行写入、并行读取的方式(串并转换)完成交织编码。
40.例如，将待编码码元序列中的码元串行写入极化编码器，并行读取参与分段极化编码处理的码元；将分段极化编码处理的结果按行串行写入交织码编码器的m行n列的交织编码矩阵中，再按列并行读出，得到编码码元序列。交织码编码器使得接收端的极化码译码器和交织码译码器的串并转换互为逆操作，缩短处理延时。
41.例如，对于极化编码器，信息源输出的码元序列以串行的方式逐码元发送给极化码编码器；极化码编码器对待编码码元序列中的多个码元进行异或运算(分段数量为k的分段独立scl译码处理)。为了执行异或运算，极化码编码器需要以并行的方式读取多个码元。
42.也就是说，信息源输出的各码元先串行写入移位寄存器，在需要参与计算的时候并行读出多个码元。这样，就完成了编码器侧的极化编码的串并转换。
43.例如，对于交织码编码器，将极化码编码器输出的极化编码结果序列以串行的方式发送给交织码编码器；将极化编码结果码元序列中的码元以串行方式按行写入m行n列的交织编码矩阵中，再按列并行读出。
44.由于，在接收端即译码器侧，需要进行与上述极化码编码器和交织码编码器的串并转换相应的极化码译码器和交织码译码器的串并转换。因此，通过交织码编码器，可以使得极化码译码器和交织码译码器的串并转换互为逆操作，缩短处理延时。
45.在一些实施例中，在接收端即编码器侧，将交织编码码字以串行方式从左至右按列写入m行n列的交织译码矩阵，再按照m与k的大小关系，采用不同的并行方式读出(串并转换)；分段独立scl译码极化译码器并行读取参与译码的各分段，独立地对各个分段进行译码，分段译码结果经过位置置换作为输出结果，再采用串行方式输出译码结果(串并转换)。
46.例如，在进行解交织处理时，以串行的方式将码元序列发送给交织码译码器；交织码译码器按列串行写入交织译码矩阵，再按行并行读出。也就是说是，解交织器实际上就是一组移位寄存器。
47.例如，在进行分段并行极化译码时，分段译码的过程就是对多个分段的译码输出进行异或运算。也就是说，参与极化译码的联合判决过程的码元需要从移位寄存器中并行读取，极化译码完毕后再将结果串行输出。这样，就完成了译码器侧的极化译码的串并转换。
48.例如，可以将移位寄存器设置于极化译码器之前，将极化译码的串并转换与解交织处理的串并转换过程结合起来，以降低延时。
49.在步骤120中，按照码元顺序，将编码码元序列按列串行写入m行n列的交织译码矩阵，m和n为2的整数次幂。
50.在步骤130中，根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段。j为分段极化编码处理的分段中码元的数量。
51.在一些实施例中，在k＝m的情况下，并行读取交织译码矩阵中的各码元行，分别作为各待极化译码分段。例如，可以通过图2中的实施例读取待极化译码分段。
52.图2示出本公开的读取方式的一些实施例的示意图。
53.如图2所示，在k＝m的情况下，交织译码矩阵中的各码元行与各待极化译码分段的码元数量刚好相同。因此，可以提取每行码元行作为各待极化译码分段。
54.例如，可以从左至右按列写入交织译码矩阵中，再从上到下按行读出，已完成解交织处理。并行读出的每一行为各待极化译码分段。
55.在一些实施例中，在k《m的情况下，对于第k个待极化译码分段，读取交织译码矩阵的第k个码元行，以及与第k个码元行间隔l
×
k行的各码元行作为第k个待极化译码分段。k为小于等于k的正整数，l为正整数。例如，可以通过图3中的实施例读取待极化译码分段。
56.图3示出本公开的读取方式的另一些实施例的示意图。
57.如图3所示，在k《m的情况下，待极化译码分段的码元长度为(m
×
n)/k，即交织译码矩阵中的各码元行的码元数量小于各待极化译码分段的码元数量。因此，可以提取多个码
元行作为一个待极化译码分段。
58.在一些实施例中，可以从左至右按列写入交织译码矩阵中，按k＝1,2,
…
,k的顺序，依次读出k个分段作为第k个待极化译码分段。可以按照第k行、第k+k行、第2k+k行
……
第m-k+k行的顺序读取码元，以获取第k个待极化译码分段。
59.在一些实施例中，在k》m的情况下，按照从上到下的行顺序和从左到右的列顺序，从交织译码矩阵的每个码元行中读取k/m个待极化译码分段。例如，可以通过图4中的实施例读取待极化译码分段。
60.图4示出本公开的读取方式的又一些实施例的示意图。
61.如图4所示，在k》m的情况下，待极化译码分段的码元长度为(m
×
n)/k，即交织译码矩阵中的各码元行的码元数量大于各待极化译码分段的码元数量。因此，可以从一个码元行提取出多个待极化译码分段的码元。
62.在一些实施例中，可以从左至右按列写入交织译码矩阵中，再从上到下按行读出待极化译码分段的码元。例如，在每一个码元行中，按照从左至右的顺序读出k/m个待极化译码分段的码元。
63.并行读出了各待极化译码分段后，就可以利用图1中的其余步骤继续分段极化译码处理了。
64.在步骤140中，对各待极化译码分段进行分段极化译码处理，确定译码结果。
65.在一些实施例中，利用分段极化编码处理生成的各分段的校验码，对相应的各分段极化译码处理结果进行校验。例如，可以是每个分段具有一个校验码，也可以是几个分段具有一个校验码。
66.上述实施例中，通过发送端交织编码方案的设计以及接收端解交织和分段独立scl译码的关联设计,使得解交织处理中的串并转换和译码器分段的串并转换互为逆操作。因此，可以省略串并操作时间，缩短了接收端的处理延时。
67.图5示出本公开的极化码的译码装置的一些实施例的框图。
68.如图5所示，极化码的译码装置5包括接收单元51、写入单元52、读取单元53和确定单元54。
69.接收单元51接收极化码的编码装置传输来的编码码元序列，编码码元序列为依次通过分段极化编码处理和交织编码处理获取。编码码元序列长度为n，分段极化编码处理的分段数量为k，n和k为2的整数次幂。
70.写入单元52按照码元顺序，将编码码元序列按列串行写入m行n列的交织译码矩阵。m和n为2的整数次幂；
71.读取单元53根据m与k的大小关系确定读取方式，按照读取方式，从交织译码矩阵中，按行并行读取k段长度为j的交织译码码元作为各待极化译码分段。j为分段极化编码处理的分段中码元的数量；
72.确定单元54对各待极化译码分段进行分段极化译码处理，确定译码结果。
73.在一些实施例中，读取单元53在k＝m的情况下，并行读取交织译码矩阵中的各码元行，分别作为各待极化译码分段。
74.在一些实施例中，读取单元53在k《m的情况下，对于第k个待极化译码分段，读取交织译码矩阵的第k个码元行，以及与第k个码元行间隔l
×
k行的各码元行作为第k个待极化
译码分段。k为小于等于k的正整数，l为正整数。
75.在一些实施例中，读取单元53在k》m的情况下，按照从上到下的行顺序和从左到右的列顺序，从交织译码矩阵的每个码元行中读取k/m个待极化译码分段。
76.在一些实施例中，确定单元54利用分段极化编码处理生成的各分段的校验码，对相应的各分段极化译码处理结果进行校验。
77.图6示出本公开的极化码的译码装置的另一些实施例的框图。
78.如图6所示，该实施例的极化码的译码装置6包括：存储器61以及耦接至该存储器61的处理器62，处理器62被配置为基于存储在存储器61中的指令，执行本公开中任意一个实施例中的极化码的译码方法。
79.其中，存储器61例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序boot loader、数据库以及其他程序等。
80.图7示出本公开的极化码的译码装置的又一些实施例的框图。
81.如图7所示，该实施例的极化码的译码装置7包括：存储器710以及耦接至该存储器710的处理器720，处理器720被配置为基于存储在存储器710中的指令，执行前述任意一个实施例中的极化码的译码方法。
82.存储器710例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序boot loader以及其他程序等。
83.极化码的译码装置7还可以包括输入输出接口730、网络接口740、存储接口750等。这些接口730、740、750以及存储器710和处理器720之间例如可以通过总线760连接。其中，输入输出接口730为显示器、鼠标、键盘、触摸屏、麦克、音箱等输入输出设备提供连接接口。网络接口740为各种联网设备提供连接接口。存储接口750为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。
84.本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。
85.至此，已经详细描述了根据本公开的极化码的译码方法、极化码的译码装置和非易失性计算机可读存储介质。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
86.可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
87.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公
开的范围由所附权利要求来限定。