一种降低存储器消耗的极化码译码方法和系统技术方案

一种降低存储器消耗的极化码译码方法和系统，该方法包括：译码树的分块处理：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。该方法和系统能够显著降低存储器的消耗，方便硬件实现。

【技术实现步骤摘要】
一种降低存储器消耗的极化码译码方法和系统
本专利技术属于光通信领域，具体涉及一种用于光信道传输的降低存储器消耗的极化码译码方法和系统。
技术介绍
宽带光网络是国家经济社会发展的重要基础，是国家工业化与信息化融合的重要纽带，随着近年来视频交互、点对点文件传输等新兴业务的出现，用户对光网络带宽的需求也愈加强烈。目前全球正处于从低速10G/40G到高速的100G的过渡过程中，欧美运营商已经开展100G商用网络建设。国内的中国电信、中国移动、中国联通也先后启动了100G的实验室测试。因此，100Gbit/s光通信系统已经处于大规模商用部署的开始阶段。2008年出现的极化码从理论上第一次严格证明了在二进制输入对称离散无记忆信道下，极化码可以“达到”香农容量，并且有较低的编码和译码复杂度。从某种意义上说，极化码理论上解决了近60年来信息论和编码领域一直想要解决的问题。虽然极化码的理论很优美，但其实际性能还不太理想，尽管随着列表连续消去译码算法(SuccessiveCancellationList(SCL)Decoding)等技术的提出，极化码性能有所改善，但是上述译码算法需要消耗大量的存储器来存放中间结果，不利于译码的硬件实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种极化码译码方法和系统，降低存储器的消耗，并方便硬件实现。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种降低存储器消耗的极化码译码方法，包括：译码树的分块处理：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。进一步地：根据译码树的分块，仅在每一棵子树上进行SCL译码操作，保留若干条译码路径留待最终选择，而在子树外的其他部分上进行标准的SC译码操作，只保留局部最优的译码路径。SCL译码的列表长度和分块数量根据译码器性能要求和硬件资源进行选择。极化码SCL译码树的分块结构包括：译码树的根节点，其是所有译码路径的起始，译码信息由此处开始发送；针对第一层译码结果0的分块，该分块内每一层译码都采用SCL译码方法，保留L条译码路径，最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码被首先执行；针对第一层译码结果1的分块，该分块内每一层译码都采用SCL译码方法，保留L条译码路径。最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码在后执行。译码流程包括：步骤301，读入待译码的数据；步骤302，对第一个比特位进行SC译码，所得结果存于译码树的根节点中；步骤303，将分块数目置为2，分块计数器置为0；步骤304，判断分块计数器是否到达分块数目，如果是，则转入步骤308，如果否，则转入步骤305；步骤305，按照分块计数器的数值选择分块，进入分块内译码，块内译码采用SCL译码方法，保留若干条译码路径，以待最终决策；步骤306，将最终选定的译码路径送入CRC校验模块，如果校验通过，则将其作为译码结果，如果校验不通过，那么将路径度量最高的路径作为结果输出；步骤307，存储该分块的译码路径结果；转入步骤304；步骤308，输出最终的译码结果。极化码SCL译码树的分块结构包括：译码树的根节点，其是所有译码路径的起始，译码信息由此处开始发送；译码树的第二层节点，该节点的译码采用SC方法，只保留LLR最高的译码路径，向下层传递；针对第二层第一个节点译码结果0的分块，该分块内每一层译码都采用SCL方法，保留L条译码路径，最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码被首先执行；随后各分块的SCL译码按照时间顺次进行；针对第二层最后一个节点译码结果1的分块，该分块内每一层译码都采用SCL方法，保留L条译码路径，最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码最后执行。译码流程包括：步骤501，读入待译码的数据；步骤502，对第一个比特位进行SC译码，所得结果存于译码树的根节点中；步骤503，对第二个比特位进行SC译码，所得结果存于译码树的根节点中；保留所有的译码树分支，向下层传递。步骤504，将分块数目置为2，分块计数器置为0；步骤504’，判断分块计数器是否到达分块数目，如果是，则转入步骤508，如果否，则转入步骤505；步骤505，按照分块计数器的数值选择分块，进入分块内译码，块内译码采用SCL译码方法，保留若干条译码路径，以待最终决策；步骤506，将最终选定的译码路径送入CRC校验模块，如果校验通过，则将其作为译码结果，如果校验不通过，那么将路径度量最高的路径作为结果输出；步骤507，存储该分块的译码路径结果；转入步骤504’；步骤508，输出最终的译码结果。一种降低存储器消耗的极化码译码系统，包括：译码树的分块处理装置：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理装置：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。本专利技术的极化码译码算法是使用分块列表连续消去的新译码方法，由于只在块内作SCL译码，即保留若干条译码路径留待最终选择，而在块外只做普通SC译码，只保留局部最优的译码路径，同时，块内的译码操作按照时分原则进行处理，所以各块的存储空间可以共享，也就是说，无需对整个译码树分配存储空间，只需对一个分块(子树)分配存储空间即可。本专利技术提供的极化码译码算法能够显著降低存储器的消耗，其不需要额外增加算法的复杂度，充分利用硬件实现的并行特性；通过适当地选取参数，可以在较低的存储器的前提下，取得比传统译码算法更好的性能。附图说明图1极化码SCL译码树的结构；图2为本专利技术一种实施例的极化码SCL译码树的分块方法示例图(I)；图3为本专利技术一种实施例针对分块方法(I)的译码流程图；图4为本专利技术另一种实施例的极化码SCL译码树的分块方法示例图(II)；图5为本专利技术另一种实施例针对分块方法(II)的译码流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。理当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术实施例中，一种降低存储器消耗的极化码译码方法，包括：译码树的分块处理：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。各子树的译码操作按照时间顺序执行。模块间共享存储空间，因模块(子树)较小，译码路径较短，所以存储器消耗得以降低。进一步地，根据译码树的分块，仅在每一棵子树上进行SCL译码操作，保留若干条译码路径留待最终选择，而在子树外的其他部分上进行标准的SC译码操作，只保留局部最优的译码路径。在本专利技术实施例中，列表长度和分块数量可以根据译码器性能要求和硬件资源做灵活选择。在本专利技术实施例中，所述的译码树的分块专门针对列表连续消去译码算法中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低存储器消耗的极化码译码方法，其特征在于，包括：译码树的分块处理：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。

【技术特征摘要】
1.一种降低存储器消耗的极化码译码方法，其特征在于，包括：译码树的分块处理：在译码树中划分出若干块即子树，子树内采用SCL译码算法，子树外采用标准的SC译码算法；译码操作的块间转移处理：针对译码树的分块进行安排，将子树编号索引，然后按照译码操作的时间顺序逐一对各子树进行SCL译码，各子树共享存储空间。2.根据权利要求1所述的译码方法，其特征在于，根据译码树的分块，仅在每一棵子树上进行SCL译码操作，保留若干条译码路径留待最终选择，而在子树外的其他部分上进行标准的SC译码操作，只保留局部最优的译码路径。3.根据权利要求1所述的译码方法，其特征在于，SCL译码的列表长度和分块数量根据译码器性能要求和硬件资源进行选择。4.根据权利要求1至3任一项所述的译码方法，其特征在于，极化码SCL译码树的分块结构包括：译码树的根节点，其是所有译码路径的起始，译码信息由此处开始发送；针对第一层译码结果0的分块，该分块内每一层译码都采用SCL译码方法，保留L条译码路径，最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码被首先执行；针对第一层译码结果1的分块，该分块内每一层译码都采用SCL译码方法，保留L条译码路径。最终输出满足CRC条件的路径，或者是路径度量最高的路径；该分块的译码在后执行。5.根据权利要求4所述的译码方法，其特征在于，译码流程包括：步骤301，读入待译码的数据；步骤302，对第一个比特位进行SC译码，所得结果存于译码树的根节点中；步骤303，将分块数目置为2，分块计数器置为0；步骤304，判断分块计数器是否到达分块数目，如果是，则转入步骤308，如果否，则转入步骤305；步骤305，按照分块计数器的数值选择分块，进入分块内译码，块内译码采用SCL译码方法，保留若干条译码路径，以待最终决策；步骤306，将最终选定的译码路径送入CRC校验模块，如果校验通过，则将其作为译码结果，如果校验不通过，那么将路径度量最高的路径作为结果输出；步骤307，存储该分块的译码路径结果；转入步骤304；...

【专利技术属性】
技术研发人员：权进国，张颢，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44