CN115276897A

CN115276897A - 数据生成方法、数据解读方法以及相关设备

Info

Publication number: CN115276897A
Application number: CN202110486588.6A
Authority: CN
Inventors: 陈祥玉; 李宗鹏; 顾梁
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-01

Abstract

本申请提供了一种数据生成方法、数据解读方法以及相关设备，本申请中，第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。通过第一编码器和第二编码器通过并联编码的方式降低了生成编码数据所需要的开销，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。

Description

数据生成方法、数据解读方法以及相关设备

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，尤其涉及一种数据生成方法、一种数据解读方法以及相关设备。

背景技术

前向纠删码是一种通过对原始数据数据编码，从而通过编码数据恢复丢失的原始数据的方法。该方法中，网络设备以原始数据单元为单位编码产生新的冗余编码单元，从而在原始数据单元丢失时能够利用冗余编码单元恢复原始数据。

前向纠删码技术可针对网络传输场景应用于传输层中，通过对发送端产生的原始数据包进行编码引入冗余编码包，为网络提供丢包的额外恢复能力，从而避免ARQ协议对丢失数据包的重传。Raptor Q编码技术是一种较为成熟的前向纠删码技术，Raptor Q编码的编码结构为基于GF(2)和GF(256)的级联结构。原始数据单元先经过定义在GF(2)上的LDPC码进行编码生成冗余编码单元ds,而后ds与原始数据单元经过定义在GF(256)上的RLC码进行编码生成dh。这一步骤生成的ds与dh称为中间编码单元，该编码过程称为RaptorQ的外码。中间编码单元再通过喷泉码编码后最终形成的冗余编码单元e，该编码过程称为RaptorQ的内码。

然而，RaptorQ本质上是一种混合GF(2)与GF(256)的级联编码。其级联特性导致其编码结构复杂，生成编码数据所需要的开销较大，耗费时间较长，效率低下。

发明内容

本申请提供了一种数据生成方法、一种数据解读方法以及相关设备，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。

本申请中第一方面提供了一种数据生成方法，第一网络设备获取第一数据，所述第一数据用于指示待发送数据；所述第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对所述第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复所述第一数据；所述第一网络设备向第二网络设备发送第一信息，所述第一信息中包括所述第一编码数据和所述第二编码数据。

本申请中，第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。通过第一编码器和第二编码器通过并联编码的方式降低了生成编码数据所需要的开销，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。

在第一方面的一种可能实现的方式中，所述第一数据编码器包括GF(2)编码器，所述第二数据编码器包括GF(256)编码器。

该种可能的实现方式中，可选的，第一编码器可以是GF(2)编码器，其中，GF(2)编码器包含支持任意形式定义于有限域GF(2)上的编码的编码器。可选的，第二数据编码器包括GF(256)编码器，其中，GF(256)编码器可以包含支持任意形式定义于有限域GF(256)上的编码的编码器。该种可能的实现方式提供了一种第一编码器和第二编码器的具体的实现方式，提升了方案的可实现性。

在第一方面的一种可能实现的方式中，所述方法还包括：所述第一网络设备生成所述第一信息。

该种可能的实现方式中，第一网络设备还可以生成第一信息，第一网络设备生成第一信息的方式可以有多种。

在第一方面的一种可能实现的方式中，所述第一信息中还包括第一数据，所述第一网络设备生成所述第一信息，包括：所述第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中数据单元的发送顺序得到第三编码数据；所述第一网络设备根据所述第一数据和所述第三编码数据生成所述第一信息。

该种可能的实现方式中，网络设备采用系统性编码的方式生成第一信息，其中，第一信息中除了包括第三编码数据外，第一信息中还包括第一数据，以便传输过程中降低第一数据丢失的可能，提升了网络设备传输信息的稳定性。

在第一方面的一种可能实现的方式中，所述第一网络设备生成所述第一信息，包括：所述第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中编码单元的发送顺序得到第三编码数据；所述第一网络设备根据所述第三编码数据生成所述第一信息。

该种可能的实现方式中，网络设备采用非系统性编码的方式生成第一信息，其中，第一信息中包括第三编码数据，第一信息中不包括第一数据，以便传输过程中降低传输第一信息传输所需要的开销，节约了网络资源，提升了信息传输效率。

本申请第二方面提供了一种数据解读方法，第二网络设备接收第一网络设备发送的第二信息，所述第二信息中至少包括部分所述第一编码数据和所述第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据分别由所述第一编码器和所述第二编码器对所述第一数据编码得到，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复第一数据，所述第一数据用于指示所述第一网络设备待发送的数据；所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据。

本申请中，第二网络设备接收的第一信息中至少包括部分第一编码数据和第二编码数据。第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。通过第一编码器和第二编码器通过并联编码的方式降低了译码数据所需要的开销，节约了译码数据所需要的时间，提升了数据译码效率。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：所述第二网络设备确认所述第二信息中包括第一数据中的全部数据单元；所述第二网络设备提取所述第二信息中的所述第一数据。

该种可能的实现方式中，若第二消息的编码方式为系统性编码，第二信息中可以获取到全部待传输的第一数据，因此当第二网络设备确认第二信息中包括第一数据中所有的数据单元时，第二网络设备可以直接获取第一数据，节约了网络资源，提升了设备运行效率。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：所述第二网络设备通过第一运算器和第二运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；所述第二网络设备确认所述第二信息和所述第二数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；所述第二网络设备根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

该种可能的实现方式中，若第二消息的编码方式为系统性编码，当第二网络设备确认第二信息中并没有包括第一数据中所有的数据单元时，第二网络设备可以通过第一运算器和第二运算器对第一编码数据解码，以便恢复第一数据。该种可能的实现方式提升了数据传输过程中的可靠性。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：所述第二网络设备通过第一运算器和第二运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；所述第二网络设备通过第三运算器和第四运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；所述第二网络设备确认所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；所述第二网络设备根据所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据获取所述第一数据。

该种可能的实现方式中，若第二消息的编码方式为系统性编码，当第二网络设备确认第二信息中并没有包括第一数据中所有的数据单元时，第二网络设备可以通过第一运算器和第二运算器对第一编码数据解码，以便恢复第一数据，若此时还无法恢复第一数据，则第二网络设备可以根据第三运算器和第四运算器译码第二编码数据，以便得到完整的第一数据。该种可能的实现方式提升了数据传输过程中的可靠性。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第一运算器包括XOR运算器、所述第二运算器包括置信传播BP译码器。

该种可能的实现方式提供了一种运算器的具体的实现方式，提升了方案的可实现性。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第三运算器包括GF(256)乘加器、所述第四运算器包括高斯消元GE译码器。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：所述第二网络设备通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；所述第二网络设备确认所述第二信息和所述第二数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；所述第二网络设备根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

该种可能的实现方式中，若第二消息的编码方式为非系统性编码，第二网络设备可以通过第一运算器对第一编码数据解码，以便恢复第一数据。该种可能的实现方式提升了数据传输过程中的可靠性。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：所述第二网络设备通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；所述第二网络设备通过第二运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；所述第二网络设备确认所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据中包括第一数据中的全部数据单元；所述第二网络设备根据所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据获取所述第一数据。

该种可能的实现方式中，若第二消息的编码方式为非系统性编码，第二网络设备可以通过第一运算器对第一编码数据解码，以便恢复第一数据，若此时还无法恢复第一数据，则第二网络设备可以根据第二运算器解码第二编码数据，以便得到完整的第一数据。该种可能的实现方式提升了数据传输过程中的可靠性。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第一运算器包括所述BP译码器。

在第二方面的一种可能实现的方式中，所述第二运算器包括所述GE译码器。

本申请第三方面提供一种网络设备，该网络设备包括至少一个处理器、存储器和通信接口。处理器与存储器和通信接口耦合。存储器用于存储指令，处理器用于执行该指令，通信接口用于在处理器的控制下与其他网络设备进行通信。该指令在被处理器执行时，使得所述网络设备执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法，或者，使得所述网络设备执行上述第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序，该程序使得所述网络设备执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法，或者，使得所述网络设备执行上述第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法。

本申请第五方面提供一种存储一个或多个计算机执行指令的计算机程序产品，当所述计算机执行指令被所述处理器执行时，所述处理器执行上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的方法，或者，所述处理器执行上述第二方面或第二方面任意一种可能实现方式的方法。

本申请第六方面提供一种芯片，该芯片包括处理器和通信接口，所述处理器与所述通信接口耦合，所述处理器用于读取指令执行上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的方法，或者，执行上述第二方面或第二方面任意一种可能实现方式的方法。

本申请第七方面一种通信系统，该系统包括上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式中所述的第一网络设备以及包括上述第二方面或第二方面任意一种可能实现方式中所述的第二网络设备。

附图说明

图1为本申请提供的通信系统的一结构示意图；

图2为本申请提供的另一种通信系统的一种结构示意图；

图3为本申请提供的一种数据传输方法的一实施例示意图；

图4为本申请提供的一种系统性编码示意示意图；

图5为本申请提供的一种非结构化编码示意示意图；

图6为本申请提供的一种校验矩阵示意图；

图7为本申请提供的一种非系统性编码示意示意图；

图8为本申请提供的一种极化特性编码示意示意图；

图9为本申请提供的系统性译码示意图；

图10为本申请提供的非系统性译码示意图；

图11为本申请提供的一种网络设备的一结构示意图；

图12为本申请提供的一种网络设备的另一结构示意图；

图13为本申请提供的一种网络设备的另一结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本申请的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。

为了解决上述方案中出现的问题，本申请提供了一种数据生成方法、数据解读方法以及相关设备，本申请中，第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。通过第一编码器和第二编码器并联编码的方式降低了生成编码数据所需要的开销，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。

此外，本申请还提供了一种通信系统，该通信系统中包括上述数据生成方法中提及的第一网络设备和数据解读方法中提及的第二网络设备，下面的实施例将分别说明本申请提供的通信系统、数据生成方法、数据解读方法以及相关设备。

首先介绍本申请提供的通信系统，图1为本申请提供的通信系统的一结构示意图。

本申请中，请参阅图1，本申请提供的通信系统包括第一网络设备101和第二网络设备102。其中，第一网络设备101意图向第二网络设备102传输第一数据。

本申请中，第一网络设备101通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。第一网络设备101向第二网络设备102发送第一信息，其中，第一信息中包括第一编码数据和第二编码数据。通过第一编码器和第二编码器并联编码的方式降低了生成编码数据所需要的开销，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。

本申请提供的通信系统可以应用于多种场景，可选的，本申请提供的通信系统可以应用于弱网环境，以减缓高丢包率导致的拥塞控制窗口退避的问题。本申请提供的通信系统可以应用于实时视频传输等时延敏感场景，以克服丢包重传导致的高延时。本申请提供的通信系统可以应用于发收端难以双向交互的场景，如多播场景以及深空通信场景，以实现无需反馈的可靠通信。本申请提供的通信系统可以应用于其他场景，具体此处不做限定。

图2为本申请提供的另一种通信系统的一种示意图。

本申请还提供了另一种通信系统，该种通信系统中包括发送端设备、编码器、译码器、接收端设备。

本申请中，通信系统可以应用于不同网络层级之间，如应用层，传输层，与网络层。当通信系统应用于应用层时，其发收设备为端设备(如PC，手机，平板电脑)，其作用的原始数据单元为消息单元(messages)或应用数据单元(Application data units)。当通信系统应用于传输层时，其发收端设备为端设备，作用的原始数据单元为报文段(segments)。当通信系统应用于网络层时，其发收端设备为交换机，作用的原始数据单元为网络数据包(packets)。

基于上述图1所示的通信系统，下面介绍本申请提供的数据生成方法和数据解读方法。本申请中，下面的实施例在介绍数据生成方法和数据解读方法时，将数据生成方法和数据解读方法结合起来称之为数据传输方法。

图3为本申请提供的一种数据传输方法的一实施例示意图。

201、第一网络设备获取第一数据。

本申请中，前向纠删码是一种通过对数据编码从而进行丢失数据恢复的方法。它以原始数据单元为单位编码产生新的冗余编码单元，从而在原始数据单元丢失时能够利用冗余编码单元恢复原始数据。其中，第一数据用于指示待发送数据，待发送数据是指第一网络设备意图向第二网络设备传输的数据，即上文所描述的原始数据。

202、第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据。

本申请中，第一编码数据和第二编码数据用于恢复第一数据，第一编码数据和第二编码数据即上文提及的冗余编码单元。第一网络设备向第二网络设备传输数据的过程中，若第一数据中的部分数据单元发生了丢失，第二网络设备便可以根据接收到的第一编码数据和第二编码数据恢复第一数据。

本申请中，第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，可以理解为，第一网络设备通过第一编码器独立对第一数据编码后得到第一编码数据，第一网络设备通过第二编码器独立对第一数据编码后得到第二编码数据。第二编码器对第一数据编码时无需用到第一编码器对第一数据编码后产生的结果，第一编码器和第二编码器是并联结构。

本申请中，可选的，第一编码器可以是GF(2)编码器，其中，GF(2)编码器包含支持任意形式定义于有限域GF(2)上的编码的编码器。可选的，第二数据编码器包括GF(256)编码器，其中，GF(256)编码器可以包含支持任意形式定义于有限域GF(256)上的编码的编码器。

203、第一网络设备向第二网络设备发送第一信息，对应的，第二网络设备接收第一网络设备发送的第二信息。

本申请中，第一信息中包括完整的第一编码数据和第二编码数据。第二信息中至少包括部分第一编码数据和第二编码数据。可选的，在第一网络设备和第二网络设备之间通信质量较差的情况下，第二信息中可能只包括部分第一编码数据和一部分第二编码数据。可选的，在第一网络设备和第二网络设备之间通信质量较差的情况下，第二信息中可能包括完整的第一编码数据和第二编码数据。具体此处不做限定。

204、第二网络设备根据第二信息获取第一数据。

本申请中，第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，第一编码数据和第二编码数据用于恢复待发送的第一数据。通过第一编码器和第二编码器并联编码的方式降低了生成编码数据所需要的开销，节约了生成编码数据所需要的时间，提升了数据生成效率。解决了单独应用二元域编码产生的译码失败率高和应用高阶域编码产生的译码复杂度高的问题。通过设计结合二元域与高阶域的编码方案，期望在取得较高的译码概率的情形下，维持较低的编解码复杂度。克服了通过级联方案结合二元域与高阶域(RaptorQ编码)导致的难解析性问题和多层编译码带来的高复杂度和实现难度问题。

本申请中，除上述实施例中提及的步骤201至步骤204外，本申请中，第一网络设备还可以生成第一信息，第一网络设备生成第一信息的方式可以有多种，具体的实现方式将在下面的实施例中进行说明。

方式一：系统性编码。

本申请中，第一信息中还包括第一数据，第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中数据单元的发送顺序得到第三编码数据。

图4为本申请提供的一种系统性编码示意示意图。

请参阅图4，示例性的，假设该编码器由一个基于GF(2)的编码器和基于GF(256)的编码器并联实现。我们定义编码的分组大小，即一个编码分组中原始数据单元的数目为k。

对于系统编码，该编码器的逻辑结构如图4所示：其中GF(256)编码器支持任意形式定义于GF(256)上的编码，如结构化的Reed-Solomon(RS)码或非结构化的定义在GF(256)的RLC码。GF(2)编码器支持任意形式定义于GF(2)上的编码，如定义在GF(2)上的RLC(稠密码)或LDPC码(稀疏码)。

当编码器收集到来自发送端的k个原始数据单元(即第一数据)后，编码器对k个原始数据单元进行编码生成n个第一冗余编码单元(即第一编码数据与第二编码数据的和)。具体的，GF(256)编码器根据k个原始数据单元生成H’个GF(256)第一冗余编码单元(即第二编码数据)，其中，GF(256)第一冗余编码单元表示编码系数在GF(256)上取值的冗余编码单元。GF(2)编码器根据k个原始数据单元生成Ls’个GF(2)第一冗余编码单元(即第一编码数据)，其中，GF(2)第一冗余编码单元表示编码系数在GF(2)上取值(取值为0或1)的冗余编码单元。

本申请中，生成的GF(256)和GF(2)第一冗余编码单元通过随机调度器随机化第一冗余编码单元的发送顺序，形成n个第二冗余编码单元(其中n＝H’+Ls’)(第三编码数据)并向第二网络设备发送。

第一网络设备根据第一数据和第三编码数据生成第一信息。

本申请中，第一信息中既包括k个原始数据单元(第一数据)，又包括第二冗余编码单元(第三编码数据)。对于系统编码，定义k个原始数据单元与编码生成的n个第二冗余编码单元为原始数据单元的相关数据单元，则在网络中发送的相关数据单元的数量为N＝k+n。

本申请中，对于系统编码，可选的，每个原始数据单元由发送端生成并在编码器中拷贝后，可以直接在网络中发送(即无需等待编码器对k个原始数据单元编码完成后再进行发送)。应用随机调度器可以随机化GF(2)与GF(256)的第一冗余编码单元发送序列，使得生成的第二冗余编码序列中对应的GF(256)第二冗余编码单元在发送序列中随机分布。这可以防止GF(256)第二冗余编码单元在网络中发生突发丢失从而影响接收端的译码性能。

图5为本申请提供的一种非结构化编码示意示意图。

示例性的，本申请中，还提供了一种非结构化的并联编码器。在本实施例中，并联编码器的结构中，其中，GF(2)编码器实现了定义在GF(2)上的LDPC-Staircase编码，同时GF(256)编码器实现了定义在GF(256)上的RLC编码。RLC编码是一种生成矩阵中编码系数在GF(256)中随机选取的编码。

图6为本申请提供的一种校验矩阵示意图。

对于GF(2)编码器，LDPC-Staircase编码的校验矩阵为P，校验矩阵P如图6所示。P的左子矩阵对应原始校验矩阵，为L′_s×k的稀疏矩阵。定义其稀疏度为w，满足4≤w≤7,为原始校验矩阵每列包含非零元素的数量。P的右子矩阵对应冗余校验矩阵，为L′_s×L′_s的阶梯矩阵。LDPC-Staircase的生成矩阵G_LDPC由式[3]定义：

G_LDPC×P^T＝0 [3]

方式二：非系统性编码。

本申请中，第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中编码单元的发送顺序得到第三编码数据。

图7为本申请提供的一种非系统性编码示意示意图。

本申请中，当编码器(第一网络设备)收集到来自发送端的k个原始数据单元(第一数据)后，编码器对k个原始数据单元进行编码生成N个第一冗余编码单元(第一编码数据和第二编码数据的和)。具体的，GF(256)编码器根据k个原始数据单元生成H’个GF(256)第一冗余编码单元(第二编码数据)。GF(2)编码器根据k个原始数据单元生成Lns’个GF(2)第一冗余编码单元(第一编码数据)。生成的GF(256)和GF(2)第一冗余编码单元通过随机调度器随机化第一冗余编码单元的发送顺序，形成N个第二冗余编码单元(其中N＝H’+Lns’)(第三编码数据)。

第一网络设备根据第三编码数据生成第一信息。

本申请中，编码器根据N个第二冗余编码单元生成第一信息，并在网络中发送第一信息(发送至第二网络设备)。对于非系统编码，其k个原始数据单元的相关数据单元即为N个第二冗余编码单元，即第一信息中只包括第三编码数据，第一信息中不包括第一数据。

图8为本申请提供的一种极化特性编码示意示意图。

示例性的，本申请还提出一种定义在GF(2)上的结构化编码：极化特性编码。在本实施例中，其中GF(2)编码器可以实现定义在GF(2)上的极化特性编码，同时GF(256)编码器可以实现定义在GF(256)上的Reed-Solomon(RS)码。

本实施例提供了一类编码码率为k/2ⁱ的极化特性编码，即GF(2)极化编码器根据k个原始数据单元生成Lns’＝2ⁱ个GF(2)第一冗余编码单元，i＝1,2,3,…且i>k。本实施例给出编码码率为k/2ⁱ的极化特性编码的生成矩阵的构造方案。定义矩阵

其2ⁱ阶扩展矩阵定义为

其中

表示克罗内克积。对矩阵

抽取其行密度最高(即行内包含的非零项最多)的k行，行并置产生矩阵G_L。则k×2ⁱ矩阵G_L为极化特性编码的生成矩阵。

定义每个原始数据单元s_i＝[s_i,1,s_i,2,…,s_i,l]^T，i＝1,2,…,k，为长度为l字节的列向量，其中对于j＝1,2,…,l，s_i,j表示长度为1字节的数据符号。s＝[s₁,s₂,…,s_k]表示k个原始数据单元构成的行向量。定义GF(2)第一冗余编码单元

i＝1,2,…,L′_ns，为长度为l字节的列向量，其中对于j＝1,2,…,l,

表示长度为1个字节的数据符号。

表示L′_ns个GF(2)第一冗余编码单元构成的行向量。

则GF(2)第一冗余编码单元由关系式[1]生成：

[1]式中的向量矩阵乘法为定义在GF(2)上的乘法，即基于位的比特级别的乘法，由AND操作实现。

[2]GF(256)RS编码器根据k个原始数据单元生成H′个第一冗余编码单元，RS编码的生成矩阵G_H为范德蒙矩阵。定义GF(256)第一冗余编码单元

i＝1,2,…,H′，为长度为l字节的列向量，其中对于j＝1,2,…,l,

表示长度为1个字节的数据符号。

表示H′个GF(256)第一冗余编码单元构成的行向量。

GF(256)第一冗余编码单元由关系式[2]生成：

[2]式中的向量矩阵乘法为定义在GF(256)上的乘法，即基于字节的数据符号级别的有限域乘法。

本实施例中，GF(256)RS编码器生成GF(256)第一冗余编码单元数量H′＝8/(1-r)，其中r为对网络信道中的丢包率估计值。GF(2)极化编码器生成GF(2)第一冗余编码单元数量L′_ns＝N-H′＝k/c-H′，其中c为并联编码器的编码码率。

本实施例中，GF(2)上定义的极化特性编码可以为稀疏码。因此本实施例实现的并联编码方案可以通过上述方式二中的低复杂度译码方案进行快速译码。

本申请中，通过混合GF(2)与GF(256)进行编码，相较于基于GF(2)的编码显著提高了译码器的可译码概率，且相较于GF(256)编码极大降低了编译码复杂度。

上述实施例中，GF(2)上定义的极化特性编码的生成矩阵具有较强的稀疏性，因此可以通过2.3.3中的低复杂度译码方案实现译码器的快速译码，实现较低的译码复杂度。极化特性编码通过构造确定性的生成矩阵，在分组大小k较小和编码码率c较高时，具有比GF(2)上的随机线性编码(RLC)和LDPC更强的译码性能，因此可以提升译码器的可译码概率。同时GF(256)上定义的RS编码为最大距离可分编码，具有最优的译码性能，进一步提升了译码器的可译码概率。

本申请中，上述实施例中提及的步骤204中，第二网络设备根据可以有多种具体的实现方式，具体的实现方式将在下面的实施例中进行说明。

方式一：系统性编码。

假设第一数据中数据单元的总数为k，第二网络设备接收到的相关数据单元的数量为N，第二网络设备接收到第二信息中包括的的第一数据单元的总数为k’。

图9为本申请提供的系统性译码示意图。

场景1：

第二网络设备确认第二信息中包括第一数据中的全部数据单元。

本申请中，若k'＝k，对于系统编码的译码器(第二网络设备)，当译码器接收到的N’个相关数据单元中包含全部k个原始数据单元(即第二网络设备接收到的第二信息中包括完整的第一数据)，此时原始数据单元在网络传输中没有发生丢失。

第二网络设备提取第二信息中的第一数据。

本申请中，译码器(第二网络设备)则直接交付k个原始数据单元到接收端而无需译码过程。

场景2：

第二网络设备通过第一运算器和第二运算器根据第一编码数据得到第二数据。

本申请中，若译码器(第二网络设备)接收到原始数据单元数目满足k’<k且接收到相关数据单元的数目满足N’>＝k时，此时原始数据单元(第一数据中的数据单元)发生丢失且满足译码条件，进行下述译码操作。

假设译码器接收到k’个原始数据单元，L个GF(2)第二冗余编码单元(第一编码数据)，以及H个GF(256)第二冗余编码单元(第二编码数据)。

步骤一：L个GF(2)第二冗余编码单元通过XOR运算器(第一编码器)对已接收到的k’个原始数据单元进行异或消元操作，得到GF(2)第三冗余编码单元仅为丢失的原始数据单元的线性组合。

在步骤二：BP译码器(第二编码器)对L个GF(2)第三冗余编码单元进行基于置信扩散算法的译码，译码产生R1个原始数据单元以及L-R1个GF(2)第四冗余编码单元(第二数据)。

第二网络设备确认第二信息和第二数据中包括第一数据中的全部数据单元。

本申请中，第二网络设备确认当R1+k’＝k时，此时译码器已经恢复全部的原始数据单元，译码过程结束。

第二网络设备根据第二信息和第二数据获取第一数据。

场景3：

步骤一：L个GF(2)第二冗余编码单元通过XOR运算器(第一运算器)对已接收到的k’个原始数据单元进行异或消元操作，得到GF(2)第三冗余编码单元仅为丢失的原始数据单元的线性组合。

在步骤二：BP译码器(第二运算器)对L个GF(2)第三冗余编码单元进行基于置信扩散算法的译码，译码产生R1个原始数据单元以及L-R1个GF(2)第四冗余编码单元(第二数据)。

第二网络设备通过第三运算器和第四运算器根据第一编码数据得到第三数据。

步骤三：H个GF(256)第二冗余编码单元(第二编码数据)通过GF(256)乘加器(第三运算器)对已接收到的k’个原始数据单元，以及步骤二中由BP译码器恢复的R1个原始数据单元，进行基于异或和域乘法的消元操作，使得产生的GF(256)第三冗余编码单元仅为丢失的原始数据单元的线性组合。

步骤四：GE译码器(第四运算器)对H个GF(256)第三冗余编码单元和L-R1个GF(2)第四冗余编码单元进行基于高斯消元算法的译码，译码产生R2个原始数据单元(第三数据)。

第二网络设备确认第二信息、第二数据和第三数据中包括第一数据中的全部数据单元。

本申请中，第二网络设备确认当R1+R2+k’＝k时，译码器成功恢复全部的原始数据单元，译码过程结束。否则译码器等待接收更多的相关数据单元进行基于步骤一至步骤四的译码。

第二网络设备根据第二信息、第二数据和第三数据获取第一数据。

本申请中，第二网络设备可以根据R1、R2和K’恢复2全部的原始数据单元。

方式二：非系统性编码。

假设第一数据中数据单元的总数为k，第二网络设备接收到的相关数据单元的数量为N，第二网络设备接收到第二信息中包括的的第一数据单元的总数为k’。当译码器接收到相关数据单元的数目满足N’>＝k时，此时满足译码条件，进行下述译码操作。

图10为本申请提供的非系统性译码示意图。

场景1：

第二网络设备通过第一运算器根据第一编码数据得到第二数据，第二网络设备确认第二信息和第二数据中包括第一数据中的全部数据单元，第二网络设备根据第二信息和第二数据获取第一数据。

示例性的，BP译码器(第一运算器)对L个GF(2)第二冗余编码单元进行基于置信扩散算法的译码，译码产生R1个原始数据单元以及L-R1个GF(2)第三冗余编码单元。当R1＝k时，此时译码器已经恢复全部的原始数据单元，译码过程结束。

场景2：

第二网络设备通过第一运算器根据第一编码数据得到第二数据。第二网络设备通过第二运算器根据第一编码数据得到第三数据。第二网络设备确认第二信息、第二数据和第三数据中包括第一数据中的全部数据单元。第二网络设备根据第二信息、第二数据和第三数据获取第一数据。

步骤一：BP译码器(第一运算器)对L个GF(2)第二冗余编码单元进行基于置信扩散算法的译码，译码产生R1个原始数据单元以及L-R1个GF(2)第三冗余编码单元。

译码器确认R1＜k时，进入步骤二。

步骤二：，GE译码器(第二运算器)对H个GF(256)第二冗余编码单元和L-R1个GF(2)第三冗余编码单元进行基于高斯消元算法的译码，译码产生R2个原始数据单元。当R1+R2＝k时，译码器成功恢复全部的原始数据单元，译码过程结束。否则译码器等待接收更多的相关数据单元进行基于步骤一至步骤二的译码。

上述实施例提供了一种数据传输方法的不同的实施方式，下面提供了一种网络设备30，如图11所示，该网络设备30用于执行上述实施例中第一网络设备执行的步骤，该执行步骤以及相应的有益效果具体请参照上述相应的实施例进行理解，此处不再赘述，该网络设备30包括：

处理单元301用于：

获取第一数据，所述第一数据用于指示待发送数据；

通过第一编码器和第二编码器分别对所述第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复所述第一数据；

发送单元302，用于向第二网络设备发送第一信息，所述第一信息中包括所述第一编码数据和所述第二编码数据。

一种可能的实现方式中，所述第一数据编码器包括GF(2)编码器，所述第二数据编码器包括GF(256)编码器。

一种可能的实现方式中，所述处理单元301还用于，生成所述第一信息。

一种可能的实现方式中，所述第一信息中还包括第一数据，所述处理单元301用于：

通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中数据单元的发送顺序得到第三编码数据；

根据所述第一数据和所述第三编码数据生成所述第一信息。

一种可能的实现方式中，所述处理单元301用于：

通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中编码单元的发送顺序得到第三编码数据；

根据所述第三编码数据生成所述第一信息。

需要说明的是，上述网络设备30的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

上述实施例提供了一种网络设备30的不同的实施方式，下面提供了一种网络设备40，如图12所示，该网络设备40用于执行上述实施例中第二网络设备执行的步骤，该执行步骤以及相应的有益效果具体请参照上述相应的实施例进行理解，此处不再赘述，该网络设备40包括：

接收单元401，用于接收第一网络设备发送的第二信息，所述第二信息中至少包括部分所述第一编码数据和所述第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据分别由所述第一编码器和所述第二编码器对所述第一数据编码得到，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复第一数据，所述第一数据用于指示所述第一网络设备待发送的数据；

处理单元402，用于根据所述第二信息获取所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述处理单元402用于：

确认所述第二信息中包括第一数据中的全部数据单元；

提取所述第二信息中的所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述处理单元402用于：

通过第一运算器和第二运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

确认所述第二信息和所述第二数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；

根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述处理单元402用于：

通过第三运算器和第四运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；

确认所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；

所述第二网络设备根据所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据获取所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述第一运算器包括XOR运算器、所述第二运算器包括置信传播BP译码器。

一种可能的实现方式中，所述第三运算器包括GF(256)乘加器、所述第四运算器包括高斯消元GE译码器。

一种可能的实现方式中，所述处理单元402用于：

通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述数据处理单元402用于：

通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

通过第二运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；

根据所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据获取所述第一数据。

一种可能的实现方式中，所述第一运算器包括所述BP译码器。

一种可能的实现方式中，所述第二运算器包括所述GE译码器。

需要说明的是，上述网络设备40的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

参阅图13所示，为本申请实施例提供一种网络设备的结构示意图，该网络设备500包括：处理器502、通信接口503、存储器501。可选的，可以包括总线504。其中，通信接口503、处理器502以及存储器501可以通过总线504相互连接；总线504可以是外围部件互连标准(Peripheral Component Interconnect,PCI)总线或扩充工业标准体系结构(extendedindustry standard architecture,EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。该网络设备500可以实现图11或图12所示的实施例中的第一网络设备和第二网络设备的功能。处理器502和通信接口503可以执行上述方法示例中源节点或第一节点相应的操作。

下面结合图11对网络设备的各个构成部件进行具体的介绍：

其中，存储器501可以是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如只读存储器(read-only memory，ROM)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合，用于存储可实现本申请方法的程序代码、配置文件或其他内容。

处理器502是控制器的控制中心，可以是一个中央处理器(central processingunit，CPU)，也可以是特定集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)。

通信接口503用于与其他网络设备进行通信。

该处理器502可以执行前述图11或图12所示实施例中网络设备所执行的操作，具体此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims

1.一种数据生成方法，其特征在于，包括：

第一网络设备获取第一数据，所述第一数据用于指示待发送数据；

所述第一网络设备通过第一编码器和第二编码器分别对所述第一数据进行编码后得到第一编码数据和第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复所述第一数据；

所述第一网络设备向第二网络设备发送第一信息，所述第一信息中包括所述第一编码数据和所述第二编码数据。

2.根据权利要求1所述的数据生成方法，其特征在于，所述第一数据编码器包括GF(2)编码器，所述第二数据编码器包括GF(256)编码器。

3.根据权利要求1或2所述的数据生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一网络设备生成所述第一信息。

4.根据权利要求2所述的数据生成方法，其特征在于，所述第一信息中还包括第一数据，所述第一网络设备生成所述第一信息，包括：

所述第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中数据单元的发送顺序得到第三编码数据；

所述第一网络设备根据所述第一数据和所述第三编码数据生成所述第一信息。

5.根据权利要求2所述的数据生成方法，其特征在于，所述第一网络设备生成所述第一信息，包括：

所述第一网络设备通过随机调度器随机化第一编码数据和第二编码数据中编码单元的发送顺序得到第三编码数据；

所述第一网络设备根据所述第三编码数据生成所述第一信息。

6.一种数据解读方法，其特征在于，包括：

第二网络设备接收第一网络设备发送的第二信息，所述第二信息中至少包括部分所述第一编码数据和所述第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据分别由所述第一编码器和所述第二编码器对所述第一数据编码得到，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复第一数据，所述第一数据用于指示所述第一网络设备待发送的数据；

所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据。

7.根据权利要求6所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：

所述第二网络设备确认所述第二信息中包括第一数据中的全部数据单元；

所述第二网络设备提取所述第二信息中的所述第一数据。

8.根据权利要求6所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：

所述第二网络设备通过第一运算器和第二运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

所述第二网络设备确认所述第二信息和所述第二数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；

所述第二网络设备根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

9.根据权利要求6所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：

所述第二网络设备通过第三运算器和第四运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；

所述第二网络设备确认所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据中包括所述第一数据中的全部数据单元；

10.根据权利要求8或9所述的数据解读方法，其特征在于，所述第一运算器包括XOR运算器、所述第二运算器包括置信传播BP译码器。

11.根据权利要求9所述的数据解读方法，其特征在于，所述第三运算器包括GF(256)乘加器、所述第四运算器包括高斯消元GE译码器。

12.根据权利要求6所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：

所述第二网络设备通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

13.根据权利要求6所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二网络设备根据所述第二信息获取所述第一数据，包括：

所述第二网络设备通过第二运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；

所述第二网络设备确认所述第二信息、所述第二数据和所述第三数据中包括第一数据中的全部数据单元；

14.根据权利要求12或13所述的数据解读方法，其特征在于，所述第一运算器包括所述BP译码器。

15.根据权利要求13所述的数据解读方法，其特征在于，所述第二运算器包括所述GE译码器。

16.一种网络设备，其特征在于，包括：

处理单元用于：

获取第一数据，所述第一数据用于指示待发送数据；

发送单元，用于向第二网络设备发送第一信息，所述第一信息中包括所述第一编码数据和所述第二编码数据。

17.根据权利要求16所述的网络设备，其特征在于，所述第一数据编码器包括GF(2)编码器，所述第二数据编码器包括GF(256)编码器。

18.根据权利要求16或17所述的网络设备，其特征在于，

所述处理单元还用于，生成所述第一信息。

19.根据权利要求17所述的网络设备，其特征在于，所述第一信息中还包括第一数据，所述处理单元用于：

根据所述第一数据和所述第三编码数据生成所述第一信息。

20.根据权利要求17所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元用于：

根据所述第三编码数据生成所述第一信息。

21.一种网络设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收第一网络设备发送的第二信息，所述第二信息中至少包括部分所述第一编码数据和所述第二编码数据，所述第一编码数据和所述第二编码数据分别由所述第一编码器和所述第二编码器对所述第一数据编码得到，所述第一编码数据和所述第二编码数据用于恢复第一数据，所述第一数据用于指示所述第一网络设备待发送的数据；

处理单元，用于根据所述第二信息获取所述第一数据。

22.根据权利要求21所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元用于：

确认所述第二信息中包括第一数据中的全部数据单元；

提取所述第二信息中的所述第一数据。

23.根据权利要求21所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元用于：

根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

24.根据权利要求21所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元用于：

25.根据权利要求23或24所述的网络设备，其特征在于，所述第一运算器包括XOR运算器、所述第二运算器包括置信传播BP译码器。

26.根据权利要求24所述的网络设备，其特征在于，所述第三运算器包括GF(256)乘加器、所述第四运算器包括高斯消元GE译码器。

27.根据权利要求21所述的网络设备，其特征在于，所述处理单元用于：

通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

根据所述第二信息和所述第二数据获取所述第一数据。

28.根据权利要求21所述的网络设备，其特征在于，所述数据处理单元用于：

通过第一运算器根据所述第一编码数据得到第二数据；

通过第二运算器根据所述第二编码数据得到第三数据；

29.根据权利要求27或28所述的网络设备，其特征在于，所述第一运算器包括所述BP译码器。

30.根据权利要求28所述的网络设备，其特征在于，所述第二运算器包括所述GE译码器。

31.一种网络设备，其特征在于，包括：

处理器、存储器和通信接口；

所述处理器与所述存储器、所述通信接口相连；

所述通信接口，用于与其他网络设备进行通信；

所述处理器用于读取所述存储器中存储的指令后，使得所述服务器执行如权利要求1至5中任一项所述的方法，或，使得所述服务器执行如权利要求6至15中任一项所述的方法。

32.一种芯片，其特征在于，包括处理器和通信接口，所述处理器用于读取指令以执行如权利要求1至5中任意一项所述的方法，或，执行如权利要求6至15中任意一项所述的方法。

33.一种通信系统，包括权利要求1至5中任意一项所述的数据生成方法中包括的第一网络设备以及包括权利要求6至15中任意一项所述的数据解读方法中包括的第一节点。