本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于光信道傳輸?shù)慕档痛鎯?chǔ)器消耗的極化碼譯碼方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

寬帶光網(wǎng)絡(luò)是國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是國家工業(yè)化與信息化融合的重要紐帶，

隨著近年來視頻交互、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)文件傳輸?shù)刃屡d業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，用戶對(duì)光網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也愈加強(qiáng)烈。目前全球正處于從低速10G/40G到高速的100G的過渡過程中，歐美運(yùn)營商已經(jīng)開展100G商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。國內(nèi)的中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通也先后啟動(dòng)了100G的實(shí)驗(yàn)室測試。因此，100Gbit/s光通信系統(tǒng)已經(jīng)處于大規(guī)模商用部署的開始階段。

2008年出現(xiàn)的極化碼從理論上第一次嚴(yán)格證明了在二進(jìn)制輸入對(duì)稱離散無記憶信道下，極化碼可以“達(dá)到”香農(nóng)容量，并且有較低的編碼和譯碼復(fù)雜度。從某種意義上說，極化碼理論上解決了近60年來信息論和編碼領(lǐng)域一直想要解決的問題。雖然極化碼的理論很優(yōu)美，但其實(shí)際性能還不太理想，盡管隨著列表連續(xù)消去譯碼算法(Successive Cancellation List(SCL)Decoding)等技術(shù)的提出，極化碼性能有所改善，但是上述譯碼算法需要消耗大量的存儲(chǔ)器來存放中間結(jié)果，不利于譯碼的硬件實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種極化碼譯碼方法和系統(tǒng)，降低存儲(chǔ)器的消耗，并方便硬件實(shí)現(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種降低存儲(chǔ)器消耗的極化碼譯碼方法，包括：

譯碼樹的分塊處理：在譯碼樹中劃分出若干塊即子樹，子樹內(nèi)采用SCL譯碼算法，子樹外采用標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼算法；

譯碼操作的塊間轉(zhuǎn)移處理：針對(duì)譯碼樹的分塊進(jìn)行安排，將子樹編號(hào)索引，然后按照譯碼操作的時(shí)間順序逐一對(duì)各子樹進(jìn)行SCL譯碼，各子樹共享存儲(chǔ)空間。

進(jìn)一步地：

根據(jù)譯碼樹的分塊，僅在每一棵子樹上進(jìn)行SCL譯碼操作，保留若干條譯碼路徑留待最終選擇，而在子樹外的其他部分上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼操作，只保留局部最優(yōu)的譯碼路徑。

SCL譯碼的列表長度和分塊數(shù)量根據(jù)譯碼器性能要求和硬件資源進(jìn)行選擇。

極化碼SCL譯碼樹的分塊結(jié)構(gòu)包括：

譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)，其是所有譯碼路徑的起始，譯碼信息由此處開始發(fā)送；

針對(duì)第一層譯碼結(jié)果0的分塊，該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL譯碼方法，保留L條譯碼路徑，最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑；該分塊的譯碼被首先執(zhí)行；

針對(duì)第一層譯碼結(jié)果1的分塊，該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL譯碼方法，保留L條譯碼路徑。最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑；該分塊的譯碼在后執(zhí)行。

譯碼流程包括：

步驟301，讀入待譯碼的數(shù)據(jù)；

步驟302，對(duì)第一個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；

步驟303，將分塊數(shù)目置為2，分塊計(jì)數(shù)器置為0；

步驟304，判斷分塊計(jì)數(shù)器是否到達(dá)分塊數(shù)目，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟308，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟305；

步驟305，按照分塊計(jì)數(shù)器的數(shù)值選擇分塊，進(jìn)入分塊內(nèi)譯碼，塊內(nèi)譯碼采用SCL譯碼方法，保留若干條譯碼路徑，以待最終決策；

步驟306，將最終選定的譯碼路徑送入CRC校驗(yàn)?zāi)K，如果校驗(yàn)通過，則將其作為譯碼結(jié)果，如果校驗(yàn)不通過，那么將路徑度量最高的路徑作為結(jié)果輸出；

步驟307，存儲(chǔ)該分塊的譯碼路徑結(jié)果；轉(zhuǎn)入步驟304；

步驟308，輸出最終的譯碼結(jié)果。

極化碼SCL譯碼樹的分塊結(jié)構(gòu)包括：

譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)，其是所有譯碼路徑的起始，譯碼信息由此處開始發(fā)送；

譯碼樹的第二層節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的譯碼采用SC方法，只保留LLR最高的譯碼路徑，向下層傳遞；

針對(duì)第二層第一個(gè)節(jié)點(diǎn)譯碼結(jié)果0的分塊，該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL方法，保留L條譯碼路徑，最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑；該分塊的譯碼被首先執(zhí)行；隨后各分塊的SCL譯碼按照時(shí)間順次進(jìn)行；

針對(duì)第二層最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)譯碼結(jié)果1的分塊，該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL方法，保留L條譯碼路徑，最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑；該分塊的譯碼最后執(zhí)行。

譯碼流程包括：

步驟501，讀入待譯碼的數(shù)據(jù)；

步驟502，對(duì)第一個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；

步驟503，對(duì)第二個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；保留所有的譯碼樹分支，向下層傳遞。

步驟504，將分塊數(shù)目置為2，分塊計(jì)數(shù)器置為0；

步驟504’，判斷分塊計(jì)數(shù)器是否到達(dá)分塊數(shù)目，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟508，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟505；

步驟505，按照分塊計(jì)數(shù)器的數(shù)值選擇分塊，進(jìn)入分塊內(nèi)譯碼，塊內(nèi)譯碼采用SCL譯碼方法，保留若干條譯碼路徑，以待最終決策；

步驟506，將最終選定的譯碼路徑送入CRC校驗(yàn)?zāi)K，如果校驗(yàn)通過，則將其作為譯碼結(jié)果，如果校驗(yàn)不通過，那么將路徑度量最高的路徑作為結(jié)果輸出；

步驟507，存儲(chǔ)該分塊的譯碼路徑結(jié)果；轉(zhuǎn)入步驟504’；

步驟508，輸出最終的譯碼結(jié)果。

一種降低存儲(chǔ)器消耗的極化碼譯碼系統(tǒng)，包括：

譯碼樹的分塊處理裝置：在譯碼樹中劃分出若干塊即子樹，子樹內(nèi)采用SCL譯碼算法，子樹外采用標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼算法；

譯碼操作的塊間轉(zhuǎn)移處理裝置：針對(duì)譯碼樹的分塊進(jìn)行安排，將子樹編號(hào)索引，然后按照譯碼操作的時(shí)間順序逐一對(duì)各子樹進(jìn)行SCL譯碼，各子樹共享存儲(chǔ)空間。

本發(fā)明的極化碼譯碼算法是使用分塊列表連續(xù)消去的新譯碼方法，由于只在塊內(nèi)作SCL譯碼，即保留若干條譯碼路徑留待最終選擇，而在塊外只做普通SC譯碼，只保留局部最優(yōu)的譯碼路徑，同時(shí)，塊內(nèi)的譯碼操作按照時(shí)分原則進(jìn)行處理，所以各塊的存儲(chǔ)空間可以共享，也就是說，無需對(duì)整個(gè)譯碼樹分配存儲(chǔ)空間，只需對(duì)一個(gè)分塊(子樹)分配存儲(chǔ)空間即可。本發(fā)明提供的極化碼譯碼算法能夠顯著降低存儲(chǔ)器的消耗，其不需要額外增加算法的復(fù)雜度，充分利用硬件實(shí)現(xiàn)的并行特性；通過適當(dāng)?shù)剡x取參數(shù)，可以在較低的存儲(chǔ)器的前提下，取得比傳統(tǒng)譯碼算法更好的性能。

附圖說明

圖1極化碼SCL譯碼樹的結(jié)構(gòu)；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的極化碼SCL譯碼樹的分塊方法示例圖(I)；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例針對(duì)分塊方法(I)的譯碼流程圖；

圖4為本發(fā)明另一種實(shí)施例的極化碼SCL譯碼樹的分塊方法示例圖(II)；

圖5為本發(fā)明另一種實(shí)施例針對(duì)分塊方法(II)的譯碼流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。理當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明實(shí)施例中，一種降低存儲(chǔ)器消耗的極化碼譯碼方法，包括：

譯碼樹的分塊處理：在譯碼樹中劃分出若干塊即子樹，子樹內(nèi)采用SCL譯碼算法，子樹外采用標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼算法；

譯碼操作的塊間轉(zhuǎn)移處理：針對(duì)譯碼樹的分塊進(jìn)行安排，將子樹編號(hào)索引，然后按照譯碼操作的時(shí)間順序逐一對(duì)各子樹進(jìn)行SCL譯碼，各子樹共享存儲(chǔ)空間。

各子樹的譯碼操作按照時(shí)間順序執(zhí)行。模塊間共享存儲(chǔ)空間，因模塊(子樹)較小，譯碼路徑較短，所以存儲(chǔ)器消耗得以降低。

進(jìn)一步地，根據(jù)譯碼樹的分塊，僅在每一棵子樹上進(jìn)行SCL譯碼操作，保留若干條譯碼路徑留待最終選擇，而在子樹外的其他部分上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼操作，只保留局部最優(yōu)的譯碼路徑。

在本發(fā)明實(shí)施例中，列表長度和分塊數(shù)量可以根據(jù)譯碼器性能要求和硬件資源做靈活選擇。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的譯碼樹的分塊專門針對(duì)列表連續(xù)消去譯碼算法中的譯碼樹進(jìn)行處理。標(biāo)準(zhǔn)的CRC輔助列表連續(xù)消去譯碼需要產(chǎn)生出若干個(gè)成功概率值較高的碼本組合，并從中挑選滿足CRC限制的碼本。在沒有碼本滿足CRC限制的情況下選擇成功概率最大的碼本組合。本發(fā)明將譯碼樹分為若干塊，也稱為子樹。SCL譯碼操作僅在每一棵子樹上進(jìn)行，而子樹外的其他部分上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼操作。

譯碼操作的塊間轉(zhuǎn)移針對(duì)譯碼樹的分塊進(jìn)行安排，將已有分塊編號(hào)索引，然后按照譯碼操作的時(shí)序關(guān)系逐一對(duì)分塊進(jìn)行SCL譯碼。

塊間存儲(chǔ)空間的共享能夠節(jié)省存儲(chǔ)空間。由于只在塊內(nèi)作SCL譯碼，即保留若干條譯碼路徑留待最終選擇，而在塊外只做普通SC譯碼，只保留局部最優(yōu)的譯碼路徑，同時(shí)，塊內(nèi)的譯碼操作按照時(shí)分原則進(jìn)行處理，所以各塊的存儲(chǔ)空間可以共享，也就是說，無需對(duì)整個(gè)譯碼樹分配存儲(chǔ)空間，只需對(duì)一個(gè)分塊(子樹)分配存儲(chǔ)空間即可。

在不同實(shí)施例中，列表長度和分塊數(shù)量的確定可以根據(jù)硬件資源和譯碼性能綜合確定。如果硬件資源充足，則可以選擇較大的分塊和較長的列表，反之則選擇較小的分塊和較短的列表。

參見圖1，極化碼SCL譯碼樹的結(jié)構(gòu)：

節(jié)點(diǎn)11：譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)，是所有譯碼路徑的起始，譯碼信息由此處開始發(fā)送。

路徑12：對(duì)于每一個(gè)非無效位而言，生成兩個(gè)不同的路徑，遍歷0、1兩種可能，同時(shí)針對(duì)兩種不同可能，。計(jì)算譯碼的似然比(LLR)，并將該似然比向下一層傳遞。

節(jié)點(diǎn)13：每一層產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)都包含兩種信息，其一是譯碼值，即0或1；其二是基于LLR計(jì)算的譯碼路徑度量。

路徑14：為了避免譯碼復(fù)雜度的指數(shù)增長，只保留固定數(shù)量的譯碼路徑。也就是說，所有譯碼路徑中，具有最高度量的L條路徑被保留。

參見圖2，一種實(shí)施例中，極化碼SCL譯碼樹的分塊方法(I)基于如下結(jié)構(gòu)：

節(jié)點(diǎn)21，譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)，是所有譯碼路徑的起始，譯碼信息由此處開始發(fā)送。

模塊22，針對(duì)第一層譯碼結(jié)果0的分塊。該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL譯碼方法，保留L條譯碼路徑。最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑。該分塊的譯碼被首先執(zhí)行。

模塊23，針對(duì)第一層譯碼結(jié)果1的分塊。該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL譯碼方法，保留L條譯碼路徑。最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑。該分塊的譯碼在模塊22后執(zhí)行。

圖3示出了針對(duì)分塊方法(I)的譯碼流程如下。

步驟301，讀入待譯碼的數(shù)據(jù)；

步驟302，對(duì)第一個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；

步驟303，將分塊數(shù)目置為2，分塊計(jì)數(shù)器置為0；

步驟304，判斷分塊計(jì)數(shù)器是否到達(dá)分塊數(shù)目，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟308，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟305；

步驟305，按照分塊計(jì)數(shù)器的數(shù)值選擇分塊，進(jìn)入分塊內(nèi)譯碼。塊內(nèi)譯碼采用SCL譯碼方法，保留若干條譯碼路徑，以待最終決策；

步驟306，將最終選定的譯碼路徑送入CRC校驗(yàn)?zāi)K，如果校驗(yàn)通過，則將其作為譯碼結(jié)果，如果校驗(yàn)不通過，那么將路徑度量最高的路徑作為結(jié)果輸出；

步驟307，存儲(chǔ)該分塊的譯碼路徑結(jié)果。轉(zhuǎn)入步驟304；

步驟308，輸出最終的譯碼結(jié)果。

參見圖4，極化碼SCL譯碼樹的分塊方法(II)基于如下結(jié)構(gòu)：

節(jié)點(diǎn)41，譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)，是所有譯碼路徑的起始，譯碼信息由此處開始發(fā)送。

節(jié)點(diǎn)42，譯碼樹的第二層節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的譯碼采用SC方法，并不維護(hù)多條譯碼路徑，只是保留LLR最高的譯碼路徑，向下層傳遞

模塊43，針對(duì)第二層第一個(gè)節(jié)點(diǎn)譯碼結(jié)果0的分塊。該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL方法，保留L條譯碼路徑。最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑。該分塊的譯碼被首先執(zhí)行。隨后各分塊的SCL譯碼按照時(shí)間順次進(jìn)行。

模塊44，針對(duì)第二層最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)譯碼結(jié)果1的分塊。該分塊內(nèi)每一層譯碼都采用SCL方法，保留L條譯碼路徑。最終輸出滿足CRC條件的路徑，或者是路徑度量最高的路徑。該分塊的譯碼最后執(zhí)行。

圖5示出了針對(duì)分塊方法(II)的譯碼流程如下。

步驟501，讀入待譯碼的數(shù)據(jù)；

步驟502，對(duì)第一個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；

步驟503，對(duì)第二個(gè)比特位進(jìn)行SC譯碼，所得結(jié)果存于譯碼樹的根節(jié)點(diǎn)中；保留所有的譯碼樹分支，向下層傳遞；

步驟504，將分塊數(shù)目置為2，分塊計(jì)數(shù)器置為0；

步驟504’，判斷分塊計(jì)數(shù)器是否到達(dá)分塊數(shù)目，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟508，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟505；

步驟505，按照分塊計(jì)數(shù)器的數(shù)值選擇分塊，進(jìn)入分塊內(nèi)譯碼。塊內(nèi)譯碼采用SCL譯碼方法，保留若干條譯碼路徑，以待最終決策；

步驟506，將最終選定的譯碼路徑送入CRC校驗(yàn)?zāi)K，如果校驗(yàn)通過，則將其作為譯碼結(jié)果，如果校驗(yàn)不通過，那么將路徑度量最高的路徑作為結(jié)果輸出；

步驟507，存儲(chǔ)該分塊的譯碼路徑結(jié)果。轉(zhuǎn)入步驟504’；

步驟508，輸出最終的譯碼結(jié)果。

在另一種實(shí)施例中，一種降低存儲(chǔ)器消耗的極化碼譯碼系統(tǒng)，包括：

譯碼樹的分塊處理裝置：在譯碼樹中劃分出若干塊即子樹，子樹內(nèi)采用SCL譯碼算法，子樹外采用標(biāo)準(zhǔn)的SC譯碼算法；

譯碼操作的塊間轉(zhuǎn)移處理裝置：針對(duì)譯碼樹的分塊進(jìn)行安排，將子樹編號(hào)索引，然后按照譯碼操作的時(shí)間順序逐一對(duì)各子樹進(jìn)行SCL譯碼，各子樹共享存儲(chǔ)空間。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。