一种极化码译码方法及装置与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种极化码译码方法及装置。


背景技术：

2.随着移动通信对高可靠性、低消耗性、低时延性等性能的进一步要求,极化码(polar code)成为5g移动通信控制信道编码的标准。极化码是一种前向错误更正编码方式，用于讯号传输。
3.极化码的主流译码器是串行抵消列表(successive cancellation list，scl)译码算法译码器。为了进一步增加可靠性，在scl译码的后面级联上循环冗余校验(cyclic redundancy check，crc)构造出循环冗余校验协助的串行抵消列表(cyclic redundancy checkassist successive cancellation list，ca-scl)译码算法。即使传统的ca-scl译码有着较好的可靠性，但是相比极化码其他的译码算法它有较低的吞吐率，使其在实际应用的场景较少。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种极化码译码方法及装置用以解决或部分解决上述技术问题。
5.基于上述目的，本技术提供了一种极化码译码方法，包括：
6.从信道中接收至少一个极化码的对数似然比，将至少一个对数似然比作为对数似然比向量组；
7.将所述对数似然比向量组输入第一存储器中存储为第一对数似然比向量组，并将所述对数似然比向量组输入第二存储器中存储为第二对数似然比向量组；
8.在所述第一存储器中读取第一对数似然比向量组进行极化码串行抵消(successive cancellation，sc)译码得到sc译码结果；
9.在所述第二存储器中读取第二对数似然比向量组进行循环冗余校验协助的串行抵消列表ca-scl译码得到ca-scl译码结果；
10.将所述sc译码结果进行第一循环冗余crc校验，得到第一crc校验结果，根据第一crc校验结果选择sc译码结果或ca-scl译码结果作为目标译码结果并输出。
11.本技术提供了一种极化码译码装置，包括：
12.信息接收模块，被配置为从信道中接收至少一个极化码的对数似然比；
13.sc译码器模块，被配置为将所述对数似然比向量组输入第一存储器中存储为第一对数似然比向量组，在所述第一存储器中读取第一对数似然比向量组进行极化码串行抵消sc译码得到sc译码结果；
14.ca-scl译码器模块，被配置为将所述对数似然比向量组输入第二存储器中存储为第二对数似然比向量组，在所述第二存储器中读取第二对数似然比向量组进行循环冗余校验协助的串行抵消列表ca-scl译码得到ca-scl译码结果；
15.第一crc校验模块，被配置为将所述sc译码结果进行第一循环冗余crc校验；
16.判断选择模块，被配置为根据第一crc校验结果选择sc译码结果或ca-scl译码结果作为目标译码结果并输出。
17.从上面所述可以看出，本技术提供的极化码译码方法及装置，分别使用sc译码算法和ca-scl译码算法对极化码进行译码，在保证可靠性的同时提高了吞吐率。sc译码和ca-scl译码过程同时进行，提高了译码速度。并使用crc校验进行译码结果的选择，根据crc校验结果选择输出目标译码结果为sc译码结果或ca-scl译码结果，检测了传输过程中sc译码结果是否发生错误，进一步提高了译码结果的可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例的极化码译码方法的流程图；
20.图2为本技术实施例的极化码译码装置的示意图；
21.图3为本技术实施例的极化码译码装置中sc译码器模块示意图；
22.图4为本技术实施例的极化码译码装置中ca-scl译码器模块示意图；
23.图5为本技术实施例的极化码译码装置中第一存储模块或第二存储模块的工作流时序图；
24.图6为本技术实施例的极化码译码装置中sc译码器模块的部分时序图；
25.图7为本技术实施例的极化码译码装置中ca-scl译码器模块的部分时序图；
26.图8为本技术实施例的极化码译码装置的整体时序图；
27.图9为本技术实施例的电子设备的结构图。
具体实施方式
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
29.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
30.基于上述情况本技术提出一种极化码译码方法及装置。
31.如图1所示，本技术的实施例提供的方法，包括以下步骤：
32.步骤110，从信道中接收至少一个极化码的对数似然比，将至少一个对数似然比作为对数似然比向量组。
33.步骤120，将所述对数似然比向量组输入第一存储器中存储为第一对数似然比向量组，并将所述对数似然比向量组输入第二存储器中存储为第二对数似然比向量组。
34.步骤130，在所述第一存储器中读取第一对数似然比向量组进行极化码串行抵消sc译码得到sc译码结果。
35.步骤140，在所述第二存储器中读取第二对数似然比向量组进行循环冗余校验协助的串行抵消列表ca-scl译码得到ca-scl译码结果。
36.步骤150，将所述sc译码结果进行第一循环冗余crc校验，得到第一crc校验结果，根据第一crc校验结果选择sc译码结果或ca-scl译码结果作为目标译码结果并输出。
37.从信道中接收极化码的对数似然比，以对数似然比作为译码时处理的对象，每次将m个对数似然比作为一个对数似然比向量组，其中，m＝2n,n为大于等于1的整数。将对数似然比向量组输入第一存储器中存储为第一对数似然比向量组，并将所述对数似然比向量组输入第二存储器中存储为第二对数似然比向量组。在存储器输入对数似然比向量组后开始进行译码，sc译码和ca-scl译码同时进行。但是sc译码会比ca-scl译码处理更快，所以将sc译码结果进行第一crc校验，等待ca-scl译码结果的输出。根据第一crc校验结果选择sc译码结果或ca-scl译码结果作为目标译码结果并输出。
38.本技术提供的极化码译码方法将sc译码算法和ca-scl译码算法进行结合。sc译码算法有较高的吞吐率，ca-scl译码算法有较高的可靠性，两种译码方式的结合使用，能够保证译码结果具有可靠性的同时又能具备较高的吞吐率，实现译码的高效性和准确性。在进行sc译码后得到sc译码结果，将sc译码结果进行crc校验，sc译码和crc校验构成工作流结构，在进行sc译码结果的crc校验过程中，同时进行下一组对数似然比向量组的sc译码，进一步提高了译码的吞吐率。
39.在一些实施例中，对于步骤110，具体包括：
40.步骤1101，接收对数似然比和极化码的码长。
41.步骤1102，根据码长确定对数似然比的个数，使对数似然比的个数与码长相等。
42.接收的极化码的码长为n，用(n，k)表示一个极化码，其中k表示信息位的长度。从信道中接收极化码的对数似然比、码长以及信息位的长度。极化码的码率可以表示为r＝k/n。
43.在一些实施例中，对于步骤120，在所述第一存储器中使用工作流的结构时序对第一对数似然比向量组进行读取，在所述第二存储器中使用工作流的结构时序对第二对数似然比向量组进行读取。
44.工作流的结构时序可以减少译码过程中的时延，在前一个对数似然比向量组进行读取的过程中，后一个对数似然比向量组开始进行sc译码和ca-scl译码。以工作流的方式进行对对数似然比向量组的处理，加快了处理速度。
45.在一些实施例中，具体的，步骤130包括：
46.步骤1301，读取第一存储器中的第一对数似然比向量组。
47.步骤1302，根据所述第一对数似然比向量组和上一组第一对数似然比的第一估计比特部分和进行第一工作流计算得到第一数据。
48.步骤1303，将所述第一数据存储至第一存储器并根据第一数据计算第一估计比特。
threshold，rt)，用rt去筛选受到惩罚的路径，哪个是被拒绝，哪个被接受。这样就可以用2个l个的数排序代替2l个数排序，减少路径上的延迟，以提高吞吐率。并且由于极化码的特性，在硬件电路进行设计时为了在硬件电路中为了减少硬件复杂度和时延，可以采用若当前估计比特是冻结位时，不进行路径拓展。只有当估计比特是信息位时进行路径拓展。这样可以少计算很多次估计比特以减少时延和复杂度。
70.在一些实施例中，对于步骤150，具体步骤包括：响应于所述sc译码结果通过第一crc校验，确定sc译码结果为目标译码结果并输出。响应于所述sc译码结果未通过第一crc校验，确定ca-scl译码结果为目标译码结果并输出。
71.sc译码和ca-scl译码同时进行，但是sc译码结果更先于ca-scl译码结果的出现，因此对sc译码进行第一crc校验。crc校验是一种根据网络数据包或计算机文件等数据产生简短固定位数校验码的一种信道编码技术，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。
72.将sc译码结果进行第一crc校验，校验sc译码结果在传输过程中的准确性，避免接收错误的信息作为目标译码结果。若通过校验，则输出sc译码结果作为目标译码结果，否则输出ca-scl译码结果作为目标译码结果。在cs-scl译码计算过程中，已经进行了第二crc校验。通过crc校验，保证了目标译码结果的准确性。
73.本技术提供的极化码译码方法使用sc译码和ca-scl译码两种译码方式的结合，并作出了进一步的改进，在保证可靠性的同时提高了吞吐率。sc译码和ca-scl译码过程同时进行，提高了译码速度。并使用crc校验进行译码结果的选择，根据crc校验结果选择输出目标译码结果为sc译码结果或ca-scl译码结果，检测了传输过程中sc译码结果是否发生错误，进一步提高了译码结果的可靠性。
74.需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
75.需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
76.基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种极化码译码装置。
77.参考图2，所述极化码译码装置，包括：
78.信息接收模块210，被配置为从信道中接收至少一个极化码的对数似然比。
79.sc译码器模块220，被配置为将所述对数似然比向量组输入第一存储器中存储为第一对数似然比向量组，在所述第一存储器中读取第一对数似然比向量组进行极化码串行抵消sc译码得到sc译码结果。
80.ca-scl译码器模块230，被配置为将所述对数似然比向量组输入第二存储器中存储为第二对数似然比向量组，在所述第二存储器中读取第二对数似然比向量组进行循环冗
余校验协助的串行抵消列表ca-scl译码得到ca-scl译码结果。
81.第一crc校验模块240，被配置为将所述sc译码结果进行第一循环冗余crc校验。
82.判断选择模块250，被配置为根据第一crc校验结果选择sc译码结果或ca-scl译码结果作为目标译码结果并输出。
83.参考图3，sc译码器模块220包括：
84.第一存储模块2201，被配置为存储所述第一对数似然比向量组以及所述第一数据。
85.第一pes模块2202，包括m/2个pe单元，其中m为对数似然比向量组中包含的对数似然比的数量，被配置为在所述第一存储器中使用工作流的结构时序对第一对数似然比向量组进行读取，根据所述第一对数似然比向量组和上一组第一对数似然比的第一估计比特部分和进行第一工作流计算得到第一数据。
86.第一加速模块2203，被配置为根据第一数据计算第一估计比特。
87.第一p-sum模块2204，被配置为根据所述第一估计比特计算出第一估计比特部分和，将所述第一估计比特部分和作为sc译码结果输出。
88.参考图4，ca-scl译码器模块230包括：
89.第二存储模块2301，被配置为存储所述第二对数似然比向量组。
90.crossbar模块2302，被配置为路径的索引，记录所述路径选择信息，提取选择路径中包含的信息。
91.第二pes模块2303，包含的pe单元数量为所述第一pes模块2202中包含的pe单元数量的l倍，其中l为所述码树层数，被配置为在所述第二存储器中使用工作流的结构时序对第二对数似然比向量组进行读取，根据所述第二对数似然比向量组和上一组第二对数似然比向量组的第二估计比特部分和进行第二工作流计算得到第二数据。
92.第二加速模块2304，被配置为根据所述第二数据计算第二估计比特并进行路径选择得到路径选择信息，根据所述第二数据生成码树，对码树的每一层进行最优路径搜索，每层至少保留一条路径作为候选路径。
93.计算所述候选路径的路径指标值，根据所述路径指标值由低到高对候选路径进行排序得到序列表。
94.根据所述序列表从前到后选择与码树层数相等数量的候选路径作为目标路径，将所述目标路径的路径度量作为路径选择信息。
95.第二p-sum模块2305，被配置为根据所述路径选择信息和所述第二估计比特计算所选择路径的第二估计比特部分和。
96.第二crc校验模块2306，被配置为将所述路径选择信息和第二估计比特进行第二crc校验得到ca-scl译码结果。
97.根据本技术提出的极化码译码装置，译码过程包括：
98.从信道中接收极化码的对数似然比，将m个对数似然比作为一个对数似然比向量组，其中m表示第一pes模块2202中复用的pe单元数量的二倍。这样对数似然比向量组中包含的对数似然比数为第一pes模块2202可以处理的对数似然比数，可以节省sc译码器模块220的面积和i/o消耗。
99.将对数似然比向量组输入第一存储模块2201存储为第一对数似然向量组，并将对
数似然向量组存入第二存储模块2301存储为第二对数似然比向量组。所述第一存储模块2201和第二存储模块2301均为随机存储器(ram存储器)。
100.第一pes模块2202从第一存储模块2201中读取第一对数似然向量组，在第一pes模块2202中进行第一工作流计算，得到第一数据。将第一数据传输至第一加速模块2203计算第一估计比特，然后将第一比特传输至第一p-sum模块2204计算出第一估计比特部分和。并将第一估计比特部分和传输至第一pes模块2202用于计算下一组对数似然比向量组的估计比特。在计算下一组估计比特的同时，将第一估计比特部分和传输至第一crc校验模块240进行第一crc校验，得到第一crc校验结果。
101.第一pes模块2202从第一存储模块2201中读取第一对数似然向量组的同时，第二pes模块2303从第二存储模块2301中读取第二对数似然向量组，在第二pes模块2303中进行第二工作流计算，得到第二数据。将第二数据传输至第二加速模块2304将l条路经扩展成2l条路径，计算l条路径的路径指标值，根据所述路径指标值由低到高对候选路径进行排序得到序列表。根据所述序列表从前到后选择l条路径作为目标路径，将所述目标路径的路径度量作为路径选择信息。计算l条路径的第二估计比特，将第二估计比特和路径选择信息传输至第二p-sum模块2305，对第二p-sum模块2305中的l条路径部分和进行选择并计算下一组估计比特的部分和。同时，将路径选择信息传输至第二pes模块2303，对第二pes模块2303中l条路径的对数似然值进行剪切复制，等待第一pes模块2202计算的l条路径部分和进行下一组第二估计比特的对数似然比。在计算部分和的同时，路径选择信息和第二估计比特传输至第二crc校验模块2306中进行第二crc校验得到ca-scl译码数据。
102.第一存储模块2201和第二存储模块2301进行数据读取时，使用数据流的结构时许来减少sc译码器模块220和ca-scl译码器模块230的时延。如图5所示，前一个数据进行读取的时候，后一个数据已经进入pes模块中进行计算，可以减少译码器模块的时延，增加吞吐率。
103.如图6所示，从信道来的对数似然比向量组先存到第一存储模块2201中进行储存，在第一存储模块2201存储的同时取出上个时钟已经存储好的信息交给第一pes模块2202进行信息的计算，然后在第一加速模块2203中计算出第一估计比特送到第一p-sum模块2204进行计算，第一p-sum模块2204计算出的数据再传输到第一pes模块2202进行下一组对数似然比向量组的计算。
104.如图7所示，ca-scl译码过程中，在解第一组估计比特时，在第二加速模块2304需要四个时钟，可在解第二组估计比特时，只需要一个逻辑时钟。对比原始的ca-scl译码器节省了大量的逻辑时钟。ca-scl译码器模块230中使用crossbar模块2302和第二存储模块2301进行路径的信息的管理，可以提高硬件译码器的最高频率从而增加译码器的吞吐率。从信道传来的信息先经历第二存储器的存储，由于使用的sc译码器模块220和ca-scl译码器模块230使用信道传递的信息有时间上的冲突，所以分别使用第一存储模块2201和第二存储模块2301进行存储。一开始的时候crossbar模块2302不使用，所以信息就传递到第二pes模块2303进行计算，当第二pes模块2303的信息处理完后，送达第二加速模块2304计算出第二估计比特，然后同时分别送到第二p-sum模块2305和第二crc校验模块2306，第二p-sum模块2305计算第二估计比特的部分和后送给第二pes模块2303计算之后的第二估计比特的信息，第二crc校验和ca-scl译码过程同时进行来减少逻辑时钟数。
105.sc译码器模块220的逻辑时钟数比ca-scl译码器模块230的逻辑时钟数要少，所以同时开始解码，sc译码结果总比ca-scl译码结果先出现。
106.为了进一步增加译码器的吞吐率，把第一crc校验模块240与sc译码器模块220进行相互联系，使sc译码器模块220与第一crc校验模块240组成工作流结构。其译码时序如图8所示，每当sc译码的第一估计比特结果完成，就进行第一crc校验，在第一crc校验的同时进行计算下一组第一估计比特。
107.sc译码完成的同时，可知sc译码结果是否能通过第一crc校验。如果sc译码结果通过第一crc校验，目标译码结果则为sc译码结果，否则等待ca-scl译码结果。其整体时序如图8所示，图中时序第一行是sc译码过程，在sc译码的同时，ca-scl译码和第一crc校验同时进行，当sc译码完成时，进行第一crc校验，如果校验通过，则图中第四行的结果输出sc译码结果。如果第一crc校验未通过，则等待ca-scl译码结果。使本发明的译码器可以拥有ca-scl译码的可靠性，并且对比ca-scl译码在吞吐率方面有大幅度的提升。
108.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
109.上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的极化码译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
110.基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的极化码译码方法。
111.图9示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器910、存储器920、输入/输出接口930、通信接口940和总线950。其中处理器910、存储器920、输入/输出接口930和通信接口940通过总线950实现彼此之间在设备内部的通信连接。
112.处理器910可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
113.存储器920可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器920可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器920中，并由处理器910来调用执行。
114.输入/输出接口930用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
115.通信接口940用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
116.总线950包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器910、存储器920、输入/输出接口930和通信接口940)之间传输信息。
117.需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器910、存储器920、输入/输出接口930、通信接口940以及总线950，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
118.上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的极化码译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
119.基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的极化码译码方法。
120.本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
121.上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的极化码译码方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
122.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
123.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
124.尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
125.本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。