CN107612561B - 一种编码、译码方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种编码、译码方法及装置，在编码装置中，将待编码信息序列与，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中的对应汉明码信息比特的列中得到的改造汉明码生成矩阵进行相乘得到汉明码编码序列，该汉明码编码序列中校验比特分散在汉明码信息比特中，进而在基于改造极化码序列进行极化码编码。在译码时，进行基于串行列表译码算法进行逐层译码，每判断该层译出的比特为极化码信息比特且为校验比特时进行汉明码校验，若校验失败则停止译码，如此实现了提前终止译码，提供了译码的检错效率。
Description
技术领域
本申请涉及信道编译码技术领域，更具体地说，涉及一种编码、译码方法及装置。
背景技术
极化码编码是现有的一种在二进制离散无记忆信道下，当码长趋于无穷大时能够达到信道容量的编码方法。
为了提高极化码译码的译码性能，当前，提出了汉明码与极化码级联的编译码方法，该方法中译码端要在译出全部比特后才能进行校验，该方法不能及早发现接收到的译码序列存在错误，导致译码的检错效率较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种编码、译码方法及装置，以提高译码的检错效率。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种编码方法，包括：
接收待编码信息序列；
查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中的对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同。
一种译码方法，包括：
接收极化码编码序列；
获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列：
对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特位置指示向量判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。
一种编码装置，包括：
第一接收单元，用于接收待编码信息序列；
查找单元，用于查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
第一获得单元，用于获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中的对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
汉明码编码单元，用于将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
极化码编码单元，用于将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同。
一种译码装置，所述译码装置包括：
第二接收单元，用于接收极化码编码序列；
第二获得单元，用于获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
译码单元，用于基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列：
对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特位置指示向量判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。
从上述的技术方案可以看出，在进行编码时，获得与待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造生成矩阵，该改造汉明码生成矩阵是对与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵进行改造，以将原始汉明码生成矩阵中相邻排列的校验序列分散到原始汉明码生成矩阵中的汉明码信息序列中得到的，进而在将待编码信息序列或补零待编码信息序列与该改造汉明码生成矩阵相乘后，得到的汉明码编码序列中校验比特是分散在汉明码信息比特中的；后续获得的改造极化码序列中除冻结比特外，其他比特组成的序列与所述汉明码编码序列相同，即改造极化码序列中信息比特是按照递增序号顺序排列的，进而基于该改造极化码序列与汉明码编码序列或删除补入的零后的汉明码编码序列相乘后，得到的极化码编码序列除去冻结比特后的其他比特位是与待编码信息序列的比特位按顺序一一对应，即其他比特位的第1个比特位，对应于待编码信息序列的第1比特；第2比特位对应于待编码信息序列的第二比特位。
在进行对应的译码时，依次对基于串行列表SCL译码算法的译码树的每一层进行译码，由于汉明码校验位分散在信息位中，所以当译出的比特为汉明码校验比特时，即可在该层进行对前面译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，若未通过汉明码校验，则说明接收到的极化码编码序列中存在错误，这时没有再进行后续校验的必要，所以终止译码，如此便及早的终止了译码，提高了译码的检错效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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申请的一些实施例，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。
图1为本申请实施例公开的一种编码方法基本流程图；
图2为本申请另一实施例公开的一种编码方法中获得改造汉明码生成矩阵方法基本流程图；
图3为本申请一实施例公开一种译码方法基本流程图；
图4为本申请一实施例公开一种译码方法中获得校验比特指示向量基本流程图；
图5为本申请一实施例公开一种译码方法中进行汉明码校验基本流程图；
图6为本申请实施例公开的一种编码装置基本框图；
图7为本申请另实施例公开的一种译码装置基本框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明实施例公开一种编码方法，如图1所示，该编码方法包括：
S100、接收待编码信息序列；
其中，编码器接收输入的待编码信息序列，该待编码信息序列的位数为k。
S101、查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
其中，与所述待编码信息序列对应的汉明码信息位数为，信息位数与所述待编码信息序列的位数相同的汉明码信息位数，或信息位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数；
其中，汉明码的码长nHam和信息位数kHam服从以下规律
其中，校验位数mHam＝nHam-kHam，为正整数。满足式(1)的汉明码如表1所示，其中i为每一组汉明码的序号，每组汉明码包括信息位数kHam、校验位数mHam和码长nHam，该表1即为汉明码信息位数集合，其存储在编码器中。或者，表1中的汉明码也可以以信息位数从大到小的顺序进行存储，或表1也可只包括信息位数kHam。
其中，与所述待编码信息序列对应的汉明码信息位数为，信息位数与所述待编码信息序列的位数相同的汉明码信息位数，或信息位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数；可见，待编码信息序列的位数分为两种情况，一种情况是待编码信息序列的位数是等于表1中所示的某一组汉明码，另一种情况是，待编码信息序列的位数不等于任何一组汉明码，而是位于两组汉明码的信息位数区间中，即位于信息位数区间
i≥2中。
具体的，在确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数时，可以先从第一组汉明码的信息位数开始匹配，判断k是否小于等于第一组汉明码的信息位数，若小于等于，则确定第一组汉明码的信息位数为与待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；若大于，则判断k是否小于等于第二组汉明码的信息位数；若小于等于，则确定第二组汉明码的信息位数为与待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；若大于，则继续进行后续判断，直到确定出与待编码信息序列匹配的汉明码信息位数。
S102、获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
其中，译码端可预先存储汉明码信息位数与改造汉明码生成矩阵的对应关系，进而直接通过查找该对应关系，获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵；或是预先存储汉明码信息位数与原始汉明码生成矩阵的对应关系，进而在获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵后，对原始汉明码生成矩阵进行改造以获得改造汉明码生成矩阵。
S103、将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
其中，当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与待编码信息序列的位数相同时，直接将待编码信息序列与改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列。
当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为信息位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数时，在进行汉明码编码前，还要计算与所述待编码信息序匹配的汉明码信息位数与待编码信息序列的位数的差值，进而对所述待编码信息序列补零，获得补零后的待编码信息序列，补入零的个数等于所述差值，然后将补零后的待编码信息序列进行汉明码编码，获得汉明码编码序列；
其中，由于改造汉明码生成矩阵相较于原始汉明码生成矩阵，其矩阵中对应校验比特的列是穿插到对应汉明码信息比特的列中，所以在基于该改造汉明码生成矩阵进行汉明码编码后，得到的汉明码编码序列中的，汉明码校验比特也是穿插在汉明码信息比特中的。
优选地，为了进一步保证通信的准确性，在进行极化码编码前，在汉明码编码序列中加入奇偶校验位。具体的，编码端已预先设置是添加奇校验位还是偶校验位，进而按照设置直接添加相关校验位即可。进而后续是对添加了奇偶校验位的汉明码编码序列进行处理。
S104、将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同；
其中当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与待编码信息序列的位数相同时，直接将待编码信息序列与改造汉明码生成矩阵相乘后获得汉明码编码序列与改造极化码序列相乘；
当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数时，要先删除汉明码编码序列中补入的零，再对汉明码编码序列进行极化码编码，获得极化码编码序列。
其中，改进极化码序列可实时生成获得，具体的生成过程为：
1)获得极化码序列位置指示向量λ，该向量用于指示极化码序列中冻结比特位置和极化码信息比特位置，例如λ＝[1 2 3 5 9 4 6 7 1 0]，其中1、2、3和4元素指示极化码序列中的第1、2、3和4位的比特为冻结比特，剩余其他比特为极化码信息比特。相应的，原始的极化码序列中比特的顺序也按照λ＝[1 2 3 5 9 4 6 7 10 11 13 8 12 14 15 16]的顺序排列，也即原始的极化码序列中的比特位置并不是按自然顺序排列的，即不是按1、2、3…16的顺序排列。
2)基于生成的汉明码编码序列，进行比特映射，得到改造极化码序列，改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同，具体的映射改造策略为：将改造极化码序列中对应冻结比特的位置放置0，其他对应极化码信息比特的位置，放置生成的汉明码编码序列中对应位置的比特。
例如，汉明码编码序列为cK＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0]，根据λ＝[1 2 3 5 94 6 7 10 11 13 8 12 14 15 16]中指示的冻结比特的位置，令改造极化码序列的u1＝u2＝u3＝u5＝0，再根据指示的极化码信息比特的位置，令u4＝1，u6＝1，u7＝0，u8＝1，u9＝1，u10＝0，u11＝u12＝u13＝u14＝u15＝1，u16＝0，如此，得到改造极化码序列u＝[0 0 0 1 0 1 0 1 10 1 1 1 1 1 0]，其中第1、2、3、5位是冻结比特，其余位是极化码信息比特。
而针对加入了奇偶校验位的情况，获得的λ＝[1 2 3 5 9 4 6 7 10 11 13 8 1214 15 16]中，1、2和3元素指示极化码序列中的第1、2和3位的比特为冻结比特，剩余其他比特为极化码信息比特。例如添加了奇偶校验位的汉明码编码序列为c'K＝[1 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 1]，则根据指示，令u1＝u2＝u3＝0，并依次将c'K中的比特赋值给u4～u16，如此，得到极化码序列u＝[0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1]，其中第1、2、3位是冻结比特，其余是极化码信息比特。
其中，由于改造极化码序列中信息比特是按照递增序号顺序排列的，所以基于该改造极化码序列与汉明码编码序列或删除补入的零后的汉明码编码序列相乘后，得到的极化码编码序列除去冻结比特后的其他比特位是与待编码信息序列的比特位按顺序一一对应，即其他比特位的第1个比特位，对应于待编码信息序列的第1比特；第2比特位对应于待编码信息序列的第二比特位，所以令后续能够逐层进行译码及判断。
本发明另一实施例提供了实时对原始生成矩阵进行改造获得改造生成矩阵的方法，如图2所示：
S200、获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵G，
其中，
为kHam维的单位阵，P是kHam×mHam的矩阵，所述kHam为与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数，mHam为与所述待编码信息序列匹配的所述汉明码信息位数对应的汉明码校验位数；其中，
中每列对应校验比特，P中每列对应汉明码信息比特；
具体的，如获得原始汉明码生成矩阵G如式(2)，矩阵G维度即为kHam×nHam，即(15，11):
S201、对所述矩阵P进行处理，得到近似上三角矩阵P'；
具体的，先从矩阵G中提取出矩阵P，如式(3)所示
对矩阵P进行行交换，令其变换为近似上三角形矩阵P'如式(4)所示，其中，由于只进行行交换，不改变每列中1的个数，只是仅仅改变了1的位置，所以对汉明码检错性能并无影响。
进而，生成新的汉明码生成矩阵G'，如式(5)所示，
针对所述近似上三角矩阵P'中的每列，执行如下操作：
S202、确定该列中最后一个非零比特在该列中的位置n，判断所述位置n是否为该列的最后一位；若否，将该列插入到所述矩阵
中第n列和第n+1列之间；
其中，式(4)所示的近似上三角矩阵P'，其第1列中最后一个非零元素位于第7位，则将近似上三角矩阵P'的第1列插入到单位阵
第7列的后面，第8列的前面；近似上三角矩阵P'的第2列中最后一个非零元素位于第10位，因此将近似上三角矩阵P'的第2列插入到单位阵
第10列后面，第11列前面；似上三角矩阵P'的第3列和第4列最后一个非零元素位于该列的最后一位，所以这两列保留在原位置，具体穿插如下式(6)所示，
如此获得改造汉明码生成矩阵，如式(7)所示：
基于上述实施例提供的编码方法，本发明实施例提供一种译码方法，如图3所示，该译码方法包括：
S300、接收极化码编码序列；
S301、获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
其中，可以根据待编码信息序列的位数与汉明码校验矩阵的对应关系，以及待编码信息序列的位数与校验比特指示向量的对应关系，获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和校验比特指示向量。
或者，在译码端也存储有原始生成矩阵，以及例如表1所示的汉明码信息位数集合，通过上述编码实施例中得到改造生成矩阵的过程由原始生成矩阵得到改造生成矩阵，进而对改造生成矩阵按照预设规则进行转换得到汉明码校验矩阵。同理，在译码端可以存储待编码信息的位数与校验比特指示向量的关系，进而通过查找该关系，获得与待编码信息序列的位数对应的及校验比特指示向量；或通过对原始生成矩阵的一系列处理得到。
进而，基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，
S302、对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
S303、根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特位置指示向量，判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
其中，由于校验比特实质上是属于极化码信息比特的，而极化码信息比特除校验比特外还包括汉明码信息比特，所以先判断该层的比特是否为极化码信息比特，若是，则再判断其是否为校验比较，否则，不用再判断其是否为校验比特，而是直接进行下一层的译码。
S304、当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。
S305、直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列；其中，若校验比特只有汉明码校验比特时，则直到所有层的总校验结果均为成功，即所有层的汉明码校验结果均为成功，获得极化码编码序列对应的译码信息序列。具体的，在最后一层，根据校验比特指示向量，将校验成功的信息序列中的校验比特删除，进而获得译码信息序列。
优选地，当停止译码后，译码端利用混合自动重传请求(HARQ)机制向编码发送端发送重传极化码编码序列的请求，以便能够及时接收到新的极化码编码序列进而进行译码。
在本发明另一实施例中，提供了获得校验比特指示向量的方法，如图4所示，包括：
S400、获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵和改造汉明码生成矩阵；
其中，通过查找汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数，进而再获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵。
具体的，可以先获得原始生成矩阵G，同时，根据原始生成矩阵G定义一个nHam维的初始校验比特指示向量q＝[1 1...1 0 0...0]，其中1表示原始生成矩阵G的某一列对应为汉明码信息比特，0表示原始生成矩阵G的某一列对应为校验比特。对应于式(2)的指示向量初始化为q＝[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0]。
进而，将原始汉明码生成矩阵改造为汉明码生成矩阵，得到改造信息，该改造信息即为将近似上三角矩阵P'的第1列插入到单位阵
第7列的后面，第8列的前面，将近似上三角矩阵P'的第2列插入到单位阵
第10列后面，第11列前面。
S401、根据原始汉明码生成矩阵改造为改造汉明码生成矩阵的改造信息，生成原始校验比特指示向量，所述校验比特指示向量指示所述改造汉明码生成矩阵中对应校验比特的列的位置和对应汉明码信息比特的列的位置；
其中，根据改造信息，对初始校验比特指示向量进行位交换，如式(8)所示，
生成原始校验比特指示向量q'＝[1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0]，其指示了所述改造汉明码生成矩阵中对应校验比特的列的位置和对应汉明码信息比特的列的位置。
S402、当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数相同时，将所述原始校验比特指示向量q'作为所述校验比特指示向量q″；
S403、当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数不相同时，获得与所述编码信息序列的位数对应的补零指示向量，所述补零指示向量用于指示补零后的待编码信息序列中补入零的位置，将所述原始校验比特指示向量中位于补零位置的元素删除，得到校验比特指示向量。
其中，当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数不相同时，要对待编码信息序列进行补零操作，一般都是在待编码信息序列的最后一比特后补零，例如，当待编码信息序列的位数为8时，与其匹配的汉明码信息位数为11，则需要在待编码信息序列中补入3个零，补入的零则位于待编码信息序列的第9、10和11位，如此补零指示向量为qz＝[9 10 11]，则该补零指示向量表示向量q'中第9、10和11个值为“1”的位置对应补零比特，又如，当待编码信息序列的位数为9时，与其匹配的汉明码信息位数为11，则相应的补零指示向量则为qz＝[10 11]，该补零指示向量表示向量q'中第10个和11个值为“1”的位置对应补零比特，如表2所示的待编码信息序列的位数为8时的情况。
然后，删除所述原始校验比特指示向量q'中位于补零位置的元素，如删除q'＝[11 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0]中值为1的位置序号为第9、10和11位的元素，即相当于删除了q'中总序号为10、11和13位的元素，得到的向量即为校验比特指示向量q″＝[1 1 1 11 1 1 0 1 0 0 0]。
优选地，当编码端加入奇偶校验位时，译码端相应的要进行奇偶校验，为了后续能够进行奇偶校验，在校验比特指示向量的最后一位元素后添加用于指示奇偶校验位的元素，如加入0，说明指示的是奇偶校验位。综上，得到的q″能够指示汉明码编码序列中校验比特和汉明码信息比特的位置。
对应的，当进行奇偶校验时，所有层的总校验结果均为成功具体包括：第1层至倒数第2层的所有汉明码校验结果均为成功，且倒数第一层的奇偶校验结果成功，如此才能够获得对应的译码结果。即在第1层至倒数第2层中的相关层中进行的是汉明码校验，在最后一层进行的奇偶校验。
在本发明另一实施提供了，在某一层对已译出的所有比特构成的信息序列，根据所述汉明码校验矩阵进行汉明码校验的过程，如图5所示：
S500、获得路径度量值最优的预设条数的译码候选路径；
其中，设置搜索宽度为2，所以在每层会得到2条最优候选路径；
S501、根据所述极化码序列位置指示向量，对每条译码候选路径对应的由已译出的所有比特构成的信息序列进行极化码信息比特提取，获得预设个数的极化码信息序列；
其中，由于向量λ指示了极化码序列中冻结比特和极化码信息比特的位置，所以根据向量，能够从2个由已译出的所有比特构成的信息中将极化码信息比特提取出来。
S502、对所述预设个数的极化码信息序列补零，令所述预设个数的极化码信息序列的位数等于所述极化码编码序列的位数减一；
可以理解，当极化码信息序列的位数等于所述极化码编码序列的位数减一时，不用执行补零操作，相当于补入零的个数为0。
S503、确定所述校验比特的位数值；
具体的，在译码过程中，译码端维护一极化码信息比特位数计数器i，用于对译出的极化码信息比特数进行计数，计数器的初始值是0，每当一层译出一位极化码信息比特，则i加1。同时，译码端维护一校验比特位数计数器j，用于对译出的校验比特数进行计数，计数器的初始值是0，每当一层译出一位校验比特，则j加1。
进而，比特判断的过程为：
1)译码端根据极化码序列位置指示向量λ，判断该层的层数在向量λ中的指示，如在第1层进行译码时，由于1在向量λ中指示冻结比特，即不是极化码信息比特，则向继续向下一层译码；到达第4层时，根据向量λ可知，4指示为极化码信息比特，则极化码信息比特位数计数器i＝i+1。
2)判断校验比特指示向量中，第i位的元素是否指示为校验比特，若否，则继续向下一层译码，若指示是校验位，则校验位数计数器j＝j+1。
所以，在确定所述校验比特的位数值时，当前校验位数计数器j即为校验比特的位数值。
S504、基于所述汉明码校验矩阵中与所述位数值对应行，分别对补零后的预设个数的极化码信息序列进行汉明码校验。
其中，获得所述汉明码校验矩阵的第j行，并将第j行与第一个补零后的极化码信息序列按元素进行相乘再进行模2加，得到汉明码校验值，该第一个可以为路径最优序列对应的补零后的极化码信息序列，当该汉明码校验值为0时，说明该信息序列译码正确，则继续进行下一层的译码；当该汉明码校验值为1时，说明该信息序列的译码错误，继续将第j行与第二个补零后的的极化码信息序列按元素进行相乘再进行模2加，得到汉明码校验值，当该汉明码校验值为1时，说明接收到的信息错误，根据搜索宽度为2可知，有两个极化码信息序列，此时这两个极化码信息序列的译码都出现了错误，所以停止译码，若得到汉明码校验值为0时，说明接该信息序列的译码正确，则记录下该正确的信息序列，继续向下一层进行译码。
本发明实施例还提供一种编码装置，如图6所示，所述编码装置包括：
第一接收单元600，用于接收待编码信息序列；
查找单元601，用于查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
其中，所述与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为，位数与所述待编码信息序列的位数相同的汉明码信息位数，或位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数
第一获得单元602，用于获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中的对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
其中，第一获得单元602用于获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵包括：
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵G，
其中，
为kHam维的单位矩阵，P是kHam×mHam的矩阵，所述kHam为与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数，mHam为与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的汉明码校验位数；
对所述矩阵P进行处理，得到近似上三角矩阵P'；
针对所述近似上三角矩阵P'中的每列，执行如下操作：
确定该列中最后一个非零比特在该列中的位置n；
判断所述位置n是否为该列的最后一位；
若否，将该列插入到所述矩阵
中第n列和第n+1列之间。
汉明码编码单元603，用于将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
其中，当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数相同时，所述汉明码编码单元603用于将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列包括：直接将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数时，所述汉明码编码单元603用于将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列包括:
对所述待编码信息序列补零，获得补零后的待编码信息序列，补入零的个数等于与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数的差值，将补零后的待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列，并删除所述汉明码编码序列中补入的零。
极化码编码单元604，用于将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同。
其中，对应于上述汉明码编码单元603，极化码编码单元604用于将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列包括：直接,将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，或将删除补入的零后的汉明码编码序列与所述改造极化码序列相乘。
优选地，所述装置还包括添加单元，用于在所述汉明码编码序列中添加奇偶校验位。
对应与上述的编码装置，本发明另一实施例还提供一种译码装置，如图7所示，该装置包括：
第二接收单元700，用于接收极化码编码序列；
第二获得单元701，用于获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
其中，所述获得与所述待编码信息序列的位数对应的校验比特指示向量包括：
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵和改造汉明码生成矩阵；
根据原始汉明码生成矩阵改造为改造汉明码生成矩阵的改造信息，生成原始校验比特指示向量，所述校验比特指示向量指示所述改造汉明码生成矩阵中对应校验比特的列的位置和对应汉明码信息比特的列的位置；
当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数相同时，将所述原始校验比特指示向量作为所述校验比特指示向量；
当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数不相同时，获得与所述编码信息序列的位数对应的补零指示向量，所述补零指示向量用于指示补零后的待编码信息序列中补入零的位置，将所述原始校验比特指示向量中位于补零位置的元素删除，得到校验比特指示向量。
译码单元702，用于基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列：
对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特位置指示向量判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。汉明码校验具体包括：
获得路径度量值最优的预设条数的译码候选路径；
根据所述极化码序列位置指示向量，对每条译码候选路径对应的由已译出的所有比特构成的信息序列进行极化码信息比特提取，获得预设个数的极化码信息序列；
对所述预设个数的极化码信息序列补零，令所述预设个数的极化码信息序列的位数等于所述极化码编码序列的位数减一；
确定所述校验比特的位数值；
基于所述汉明码校验矩阵中与所述位数值对应行的信息序列，分别对补零后的预设个数的极化码信息序列进行汉明码校验。
下面以具体的例子对上述编译码进行说明，其中，假设待编码信息序列为x＝[1 10 1 1 0 1 1]，位数k＝8，要获得的极化码码长为N＝16。
编码端：
1)将待编码信息序列x＝[1 1 0 1 1 0 1 1]输入到编码器中。
2)查找编码器中存储的表1，发现k大于第一组汉明码的信息位数4，小于第二组汉明码的信息位数11，如此确定第二组汉明码的信息位数是与待编码信息序列匹配的汉明码信息位数。该第二组汉明码的信息位数kHam＝11、校验位数mHam＝4和码长nHam＝15，在待编码信息序列x＝[1 1 0 1 1 0 1 1]中补入3个零，得到补零的待编码信息序列x'＝[1 1 0 11 0 1 1 0 0 0]。
3)获取第二组汉明码对应的汉明码生成矩阵G″，如式7所示。
4)将x'与G″相乘，获得汉明码编码序列c＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0]。
5)在c＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0]中添加偶校验位，得到c'＝[1 1 0 11 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1]，其中，最后一位是偶校验比特。
6)删除c'＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1]中在步骤2)中补入的零，得到c'K＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1]。
7)基于c'K＝[1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0]，获得改造极化码序列u＝[0 0 0 1 10 1 1 0 1 1 1 1 1 0]。1
8)将c′K与u相乘，获得极化码编码序列c′p＝[0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 11]。
经过上述编码过程，该极化码编码序列中包括了汉明码校验比特、偶校验比特、冻结码比特。
译码端：
1)接收极化码编码序列c'p＝[0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1]。
2)获得预先存储的与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵
获得与所述待编码信息序列的位数对应的用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量q″＝[1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0]，该指示向量中最后一位元素指示了偶校验位；
获得用于指示极化码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量λ＝[1 2 35 9 4 6 7 10 11 13 8 12 14 15 16]；
3)在串行列表译码算法SCL译码码树的第1层，译出该层的比特后，根据λ可知，1指示的是冻结比特，即判定结果为：不是极化码信息比特，所以校验比特位数计数器i＝0，继续向下一层进行译码。
在SCL译码码树的第2层，译出该层的比特后，根据λ可知，2指示的是冻结比特，即判定结果为：不是极化码信息比特，i＝0，继续向下一层进行译码。
在SCL译码码树第3层，译出该层的比特后，根据λ可知，3指示的是冻结比特，则判定结果为：不是极化码信息比特，i＝0，继续向下一层进行译码。
在SCL译码码树第4层，译出该层的比特后，根据λ可知，4指示的是极化码信息比特，进而i加1，此时i＝1；但在q″中，第1位元素是1，说明指示为汉明码信息比特，而不是校验比特，继续向下一层进行译码，校验比特位数计数器j＝0。
在SCL译码码树第5层，译出该层的比特后，根据λ可知，5指示的是极化码信息比特，进而i加1，此时i＝2，但在q″中，第2位元素是1，说明指示为汉明码信息比特，不是校验比特，继续向下一层进行译码，j＝0。
直到在SCL译码码树第11层，译出该层的比特后，根据λ可知，11指示的是极化码信息比特，进而i加1，此时i＝8，在q″中，第8位元素是0，说明指示为校验比特，即判定结果为：是校验比特，进而j加1，此时j＝1，即第11层译出的比特是第8个极化码信息位，第1个校验位，进一步的在该层进行汉明码校验：
4)获取2条候选路径，并获得候选路径对应的信息序列
该信息序列是由译出的比特组成：
5)根据λ指示可知，对于
每一行信息序列而言，其1、2、3比特是冻结比特，其余则是极化码信息比特，所以，将
每一行信息序列中的第1、2、3比特删除，得到极化码信息序列
6)对
每一行信息序列进行补零，使其维数满足nHam＝15的长度进而得到信息序列
7)将校验矩阵H的第1行与
的第1行信息序列按元素相乘再进行模2加，得到汉明码校验值为1，说明
第一行的信息比特译码错误。继续进行第2行信息序列的校验，即将矩阵Η的第1行与
的第2行信息序列按元素相乘再进行模2加，得到值为0，说明第2行信息序列译码正确。因此，在译码树的第11层，至少有1条路径通过了汉明码校验，继续进行第12层的译码。
8)在译码到第15层时，若汉明码校验仍然成功，则进行第16层的译码。
9)在第16层，此时，极化码信息比特位计数器i＝13，校验比特位计数器j＝5，即第16层是13个极化码信息位，第5个校验位，是奇偶校验位，然后进行奇偶校验。
获得候选路径对应的信息序列
根据λ指示可知，将
每一行信息序列中的第1、2、3比特删除，得到极化码信息序列
由于编码端添加的是偶校验位，所以依次对
中每一行信息序列进行偶校验，其中，第1行信息序列中1的个数为偶数个，说明该信息序列译码正确，而第2行信息序列中1的个数为奇数个，说明该信息序列译码错误。所以进一步的，根据q″指示的校验比特的位置，将
第1行信息序列中的相应位置的校验比特删除，即可获得最终的译码结果，即x＝[1 10 1 1 0 1 1]。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种编码方法，其特征在于，所述编码方法包括：
接收待编码信息序列；
查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为，位数与所述待编码信息序列的位数相同的汉明码信息位数，或位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数；
则将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列，将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘包括：
当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数相同时，直接将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列，将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘；
当与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数为位数大于所述待编码信息序列的位数的汉明码信息位数中，与所述待编码信息序列的位数的差值最小的汉明码信息位数时，在将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列前还包括：
对所述待编码信息序列补零，获得补零后的待编码信息序列，补入零的个数等于与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数的差值，则将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘为：将补零后的待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
则在将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘前还包括：删除所述汉明码编码序列中补入的零，则将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘为：将删除补入的零后的汉明码编码序列与所述改造极化码序列相乘。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵包括：
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵 G，，其中，
为
维的单位矩阵，P是
的矩阵，所述
为与
所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数，
为与所述待编码信息序列匹配的汉明
码信息位数对应的汉明码校验位数；
对所述矩阵P进行处理，得到近似上三角矩阵
；
针对所述近似上三角矩阵
中的每列，执行如下操作：
确定该列中最后一个非零比特在该列中的位置n；
判断所述位置n是否为该列的最后一位；
若否，将该列插入到所述矩阵
中第n列和第n+1列之间。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，在将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘前，所述方法还包括：
在所述汉明码编码序列中添加奇偶校验位。
5.一种译码方法，其特征在于，应用于对如权利要求1-4所述编码方法获得的极化码编码序列进行解码，所述译码方法包括：
接收极化码编码序列；
获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码编码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列：
对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特指示向量，判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述获得与所述待编码信息序列的位数对应的校验比特指示向量包括：
获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的原始汉明码生成矩阵和改造汉明码生成矩阵；
根据原始汉明码生成矩阵改造为改造汉明码生成矩阵的改造信息，生成原始校验比特指示向量，所述校验比特指示向量指示所述改造汉明码生成矩阵中对应校验比特的列的位置和对应汉明码信息比特的列的位置；
当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数相同时，将所述原始校验比特指示向量作为所述校验比特指示向量；
当所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数与所述待编码信息序列的位数不相同时，获得与所述待编码信息序列的位数对应的补零指示向量，所述补零指示向量用于指示补零后的待编码信息序列中补入零的位置，将所述原始校验比特指示向量中位于补零位置的元素删除，得到校验比特指示向量。
7.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述校验比特指示向量中最后一位元素后添加用于指示奇偶校验位的元素，则所有层的总校验结果均为成功包括：
第1层至倒数第2层的所有汉明码校验结果均为成功，且倒数第一层的奇偶校验结果成功。
8.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验包括：
获得路径度量值最优的预设条数的译码候选路径；
根据所述极化码序列位置指示向量，对每条译码候选路径对应的由已译出的所有比特构成的信息序列进行极化码信息比特提取，获得预设个数的极化码信息序列；
对所述预设个数的极化码信息序列补零，令所述预设个数的极化码信息序列的位数等于所述极化码编码序列的位数减一；
确定所述校验比特的位数值；
基于所述汉明码校验矩阵中与所述位数值对应行，分别对补零后的预设个数的极化码信息序列进行汉明码校验。
9.一种编码装置，其特征在于，所述装置包括：
第一接收单元，用于接收待编码信息序列；
查找单元，用于查找预设的汉明码信息位数集合，确定与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数；
第一获得单元，用于获得与所述待编码信息序列匹配的汉明码信息位数对应的改造汉明码生成矩阵，所述改造汉明码生成矩阵是指，将原始汉明码生成矩阵中对应校验比特的列按照预设规则穿插到所述原始汉明码生成矩阵中的对应汉明码信息比特的列中得到的矩阵；
汉明码编码单元，用于将所述待编码信息序列与所述改造汉明码生成矩阵相乘，获得汉明码编码序列；
极化码编码单元，用于将所述汉明码编码序列与改造极化码序列相乘，获得极化码编码序列；所述改造极化码序列中除冻结比特外的其他比特形成的序列与所述汉明码编码序列相同。
10.一种译码装置，其特征在于，应用于对如权利要求9所述的编码装置获得的极化码编码序列进行解码，所述译码装置包括：
第二接收单元，用于接收极化码编码序列；
第二获得单元，用于获得与所述待编码信息序列的位数对应的汉明码校验矩阵和用于指示汉明码编码序列中校验比特位置的校验比特指示向量，及获得用于指示极化码编码序列中冻结比特位置的极化码序列位置指示向量；所述汉明码校验矩阵是由改造汉明码生成矩阵按照预设规则转换得到的；
译码单元，用于基于串行列表译码算法进行逐层译码，分别在每一层进行如下操作，直到某一层的汉明码校验结果为失败，则停止译码；或者，直到所有层的总校验结果均为成功，则获得极化码编码序列对应的译码信息序列：
对所述极化码编码序列进行译码，获得该层译出的比特；
根据该层的层数、所述极化码序列位置指示向量和所述校验比特指示向量判断该层译出的比特是否为极化码信息比特且为校验比特；
当某一层译出的比特判断结果为极化码信息比特且为校验比特时，根据所述汉明码校验矩阵对已译出的所有比特构成的信息序列进行汉明码校验，获得校验结果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710920285.4A CN107612561B (zh) | 2017-09-30 | 2017-09-30 | 一种编码、译码方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710920285.4A CN107612561B (zh) | 2017-09-30 | 2017-09-30 | 一种编码、译码方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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