TWI818581B - 極化碼的解碼方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
一種極化碼的解碼方法及裝置，該方法包括:根據待解碼序列的位元數量、解碼器的輸入位元寬度以及解碼器的內部位元寬度判斷需進行溢位處理的起始解碼層級；對起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)值及輸入LLR值分別設置乘以第一防溢位係數及第二防溢位係數；最後對待解碼序列對應的LLR序列進行解碼以獲取解碼後序列。
Description
本發明是有關於編解碼技術領域，特別是一種極化碼的解碼方法及裝置。
極化碼(Polar Code)是一種通道編碼理論，近年已成為5G的通訊標準之一。
連續消除(Successive Cancellation，SC)演算法為極化碼的解碼演算法之一，採用遞迴的概念進行解碼，其優點為計算複雜度低，且具有結構化的特點，可以經由硬體實現。在SC演算法的解碼流程中，使用f函數節點與g函數節點來進行對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)的運算，並以序向的方式來進行節點的更新。
極化碼的SC解碼流程採用分層處理，且每一個節點的運算後的LLR可能超出前一層LLR資料的位元數所能表示的範圍，然而，一般解碼器的位元寬度卻是有限的。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種極化碼的解碼方法及裝置，可以在有限位元寬度下進行極化碼的解碼。
本發明一實施例提供一種極化碼的解碼方法，該方法包括以下步驟：接收基於極化碼編碼的待解碼序列；根據所述待解碼序列的位元數量
、解碼器的輸入位元寬度
以及解碼器的內部位元寬度
判斷需進行溢位處理的起始解碼層級；將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)值皆設置乘以第一防溢位係數；將所述需進行溢位處理的起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸入LLR值皆設置乘以第二防溢位係數；以連續消除演算法對所述待解碼序列對應的LLR序列逐解碼層級進行F函數運算以及G函數運算；以及獲取解碼後序列。
本發明一實施例還提供一種極化碼的解碼裝置，該解碼裝置包括: 處理器；以及存儲器，用於存儲至少一個計算機程序，其中，所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟:接收基於極化碼編碼的待解碼序列；根據所述待解碼序列的位元數量N、解碼器的輸入位元寬度B_I以及解碼器的內部位元寬度B_D判斷需進行溢位處理的起始解碼層級；將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)值皆設置乘以第一防溢位係數；將所述需進行溢位處理的起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸入LLR值皆設置乘以第二防溢位係數；以連續消除演算法對所述待解碼序列對應的LLR序列逐解碼層級進行F函數運算以及G函數運算；以及獲取解碼後序列。
利用上述極化碼解碼方法及裝置，可以實現在有限位元寬度下進行極化碼編碼序列的解碼，並能有效節省運算資源。
請參閱圖1，所示為本發明一實施例中極化碼的解碼方法的流程圖。
步驟S101，接收基於極化碼編碼的待解碼序列。
如圖2所示，為本發明一實施例中
極化碼編碼的示意圖，其中，
為信源序列，又稱為信源位元；
為輸出的編碼序列，亦即碼字位元。具體的，
；
。
在一實施例中，經由解碼器解碼所述待解碼序列，其中，所述解碼器包括連續消除(Successive Cancellation，SC)解碼器。
在一實施例中，將所述待解碼序列對應的對數似然比序列輸入至解碼器。
步驟S102，根據所述待解碼序列的位元數量
、解碼器的輸入位元寬度
以及解碼器的內部位元寬度
判斷需進行溢位處理的起始解碼層級。
在一實施例中，根據所述待解碼序列的位元數量
，可以獲取解碼層級的層級數為
，每一個解碼層級皆包含F函數與G函數。解碼過程中，對所述待解碼序列對應的對數似然比序列逐層級進行F函數運算以及G函數運算，以獲得解碼後序列。
圖3所示為一例中解碼層級的示意圖，其中，
為當前解碼層級。
圖4所示為本發明一實施例中
極化碼解碼的示意圖。SC 演算法基於圖4的架構進行連續消除。二個LLR輸入值，L
1和L
2，經由F函數(F(L
1, L
2))運算以及G函數(G(L
1, L
2))運算，可以得到兩個LLR輸出值。具體的，F函數的運算公式為
；G函數的運算公式為
，根據前一次解碼的估計位元值決定是
還是
。
由於F函數的運算是取最小值，不會有溢位的問題，但G函數根據前一次解碼的估計位元值則有可能發生溢位，因此，本實施例中，根據所述待解碼序列的位元數量
、解碼器的輸入位元寬度
以及解碼器的內部位元寬度
，先行計算出需進行溢位處理的起始解碼層級。具體的，需進行溢位處理的起始解碼層級的計算方式為
。
在一實施中，解碼過程中可以偵測無線訊號品質，當偵測到無線訊號品質不佳時，可以動態調整需進行溢位處理的起始解碼層級。
具體的，當偵測到無線訊號品質不佳時，代表通道衰落，導致收到的LLR序列大小與解碼器的位元寬度
不同時，可以將需進行溢位處理的起始解碼層級延後。例如，原本於第3層進行溢位處理，當偵測到無線訊號品質不佳時，可以延後至第5層進行溢位處理。
例如，解碼器的位元寬度
為8，最大可表示的浮點數為3.96875。但是當通道衰落很嚴重，無線訊號品質不佳時，可能導致接收到的最大值不到1，相當於只需要6位元寬度就可以進行處理。此時，可以將需進行溢位處理的起始解碼層級延後2層再開始。
步驟S103，將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出LLR值皆設置乘以第一防溢位係數。
步驟S104，將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸入LLR值皆設置乘以第二防溢位係數。
在一例中，第一防溢位係數為正數。
在一實施例中，第二防溢位係數為二分之一。
在一例中，第一防溢位係數為二分之一。
在一實施例中，第一防溢位係數可以在不同的解碼層級設置為不同的正數值。
在一實施例中，第一防溢位係數可以根據來源是F函數或是G函數設置為不同的正數值。
步驟S105，以SC演算法對所述待解碼序列對應的LLR序列逐解碼層級進行F函數運算以及G函數運算，以獲得解碼後序列。
請參閱圖5，所示為本發明一實施例中極化碼的解碼裝置500的方塊圖。所述解碼裝置500包括網路設備及終端裝置。
如圖5所示，該解碼裝置500包括處理器510、存儲器520以及存儲在所述存儲器520中並可在所述處理器510上運行的計算機程序，例如極化碼解碼方法的程序。處理器510執行所述計算機程序時實現極化碼解碼方法流程中的步驟，例如圖1所示的S101~S105。
所述計算機程序可以被分割成一個或多個模組/單元，所述 一個或者多個模組/單元被存儲在所述存儲器520中，並由處理器510執行，以完成本發明。所述一個或多個模組/單元可以是能夠完成特定功能的一系列計算機程序指令段，該指令段用於描述所述計算機程序在所述解碼裝置500中的執行過程。
所述解碼裝置500還包括接收器530以及解碼器540。在一實施例中，接收器530包括從無線通到接收信號的天線。接收器530接收到待解碼序列後，傳送至解碼器540進行進一步處理，以得到解碼後序列。需要說明的是，在不同的實施例中，解碼器540的上述功能也可由處理器510完成。
本領域技術人員可以理解，圖5僅僅是解碼裝置500的示例，並不構成對解碼裝置500的限定，解碼裝置500可以包括比圖示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者不同的部件，例如，所述解碼裝置500還可以包括輸入輸出元件、通訊元件以及匯流排等。
在一實施例中，處理器510包括微控制器、微處理器、精簡指令集運算微處理器、超長指令集運算微處理器、並行指令集運算微處理器以及具有計算處理能力的數字訊號處理器或其它電路。
在一實施例中，存儲器520包括唯讀存儲器、隨機存取存儲器、磁性存儲介質、光存儲介質、快閃存儲器、電性或其它物理且有形體的非暫時性存儲設備的計算機可讀存儲介質。
總結來說，本發明的極化碼的解碼方法及裝置，可以減少無線通訊時的解碼器的運算量，並且可以根據訊號品質動態調整解碼時所需的運算資源。
值得注意的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
S101~S105:步驟
500:解碼裝置
510:處理器
520:存儲器
530:接收器
540: 解碼器
圖1為根據本發明一實施例的極化碼的解碼方法的流程圖。
圖2為根據本發明一實施例的極化碼編碼的示意圖。
圖3為根據本發明一實施例的解碼層級的示意圖。
圖4為根據本發明一實施例的極化碼解碼的示意圖。
圖5為根據本發明一實施例的極化碼的解碼裝置的方塊圖。
藉由以下對具體實施例詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之諸多優點。
無
S101~S105:步驟
Claims (10)
- 一種極化碼的解碼方法，該方法包括以下步驟： 接收基於極化碼編碼的待解碼序列； 根據所述待解碼序列的位元數量 、解碼器的輸入位元寬度 以及解碼器的內部位元寬度 判斷需進行溢位處理的起始解碼層級； 將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)值皆設置乘以第一防溢位係數； 將所述需進行溢位處理的起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸入LLR值皆設置乘以第二防溢位係數； 以連續消除演算法對所述待解碼序列對應的LLR序列逐解碼層級進行F函數運算以及G函數運算；以及 獲取解碼後序列。
- 如請求項1所述的極化碼的解碼方法，其中，所述根據所述待解碼序列的位元數量 、解碼器的輸入位元寬度 以及解碼器的內部位元寬度 判斷需進行溢位處理的起始解碼層級的步驟包括: 所述需進行溢位處理的起始解碼層級的計算方式為 。
- 如請求項1所述的極化碼的解碼方法，其中，所述第一防溢位係數為正數。
- 如請求項1所述的極化碼的解碼方法，其中，所述第二防溢位係數為二分之一。
- 如請求項1所述的極化碼的解碼方法，其中，該方法還包括: 偵測無線訊號品質；以及 當偵測到無線訊號品質不佳時，動態調整所數需進行溢位處理的起始解碼層級。
- 一種極化碼的解碼裝置，該解碼裝置包括: 處理器；以及 存儲器，用於存儲至少一個計算機程序，其中，所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟: 接收基於極化碼編碼的待解碼序列； 根據所述待解碼序列的位元數量 、解碼器的輸入位元寬度 以及解碼器的內部位元寬度 判斷需進行溢位處理的起始解碼層級； 將起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸出對數似然比(Log-Likelihood Ratio， LLR)值皆設置乘以第一防溢位係數； 將所述需進行溢位處理的起始解碼層級開始的各個解碼層級的G函數的輸入LLR值皆設置乘以第二防溢位係數； 以連續消除演算法對所述待解碼序列對應的LLR序列逐解碼層級進行F函數運算以及G函數運算；以及 獲取解碼後序列。
- 如請求項6所述的極化碼的解碼裝置，其中，所述根據所述待解碼序列的位元數量 、解碼器的輸入位元寬度 以及解碼器的內部位元寬度 判斷需進行溢位處理的起始解碼層級的步驟包括: 所述需進行溢位處理的起始解碼層級的計算方式為 。
- 如請求項6所述的極化碼的解碼裝置，其中，所述第一防溢位係數為正數。
- 如請求項6所述的極化碼的解碼裝置，其中，所述第二防溢位係數為二分之一。
- 如請求項6所述的極化碼的解碼裝置，其中，該處理器還執行以下步驟: 偵測無線訊號品質；以及 當偵測到無線訊號品質不佳時，動態調整所數需進行溢位處理的起始解碼層級。
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| US10484021B1 (en) * | 2018-03-08 | 2019-11-19 | Xilinx, Inc. | Log-likelihood ratio processing for linear block code decoding |
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