一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字通信和數(shù)字存儲(chǔ)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，用于將長(zhǎng)度為K＝kBL的二元信息序列編碼為長(zhǎng)度為nB(L+mk)的碼字其中n>1，k取值{1，2，…，n-1}，即碼率集合為{1／n，2／n，…，(n-1)／n}，L為等長(zhǎng)kB序列分組的數(shù)量，mk是每個(gè)碼率為k/n的子碼的記憶長(zhǎng)度，包含以下步驟：首先，信息序列劃分為L(zhǎng)個(gè)等長(zhǎng)分組對(duì)于t=-1，-2，…，-(mk-1)，-mk，把長(zhǎng)度為nB的序列初始化；然后，在t=0，1，…，L-1時(shí)刻，將長(zhǎng)度為kB的序列分成B組送入由n維方陣H定義的變換進(jìn)行編碼，得到長(zhǎng)度為nB的編碼序列并結(jié)合計(jì)算碼字的第t個(gè)子序列本發(fā)明提出的多碼率碼設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、碼率范圍廣且性能優(yōu)越。
【專利說(shuō)明】—種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字通信和數(shù)字存儲(chǔ)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，通常需要實(shí)現(xiàn)不同碼率的幾個(gè)糾錯(cuò)碼。尤其在無(wú)線通信系統(tǒng)中，這樣可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)編碼解調(diào)，從而避免了單碼系統(tǒng)帶來(lái)的高中斷概率的問(wèn)題，并且使得稀缺的帶寬資源得到有效的利用。因而有必要設(shè)計(jì)一對(duì)編譯碼器就能實(shí)現(xiàn)多種碼率的糾錯(cuò)碼。
[0003]碼率兼容碼(Rate-compatible codes, RC碼)，是一類通過(guò)對(duì)母碼進(jìn)行信息位縮短和對(duì)校驗(yàn)位進(jìn)行擴(kuò)展或打孔而得到的多碼率碼。對(duì)于碼率兼容碼，不同的碼率的碼長(zhǎng)是不一樣的。2009年，Casado等人通過(guò)對(duì)一個(gè)母碼的校驗(yàn)矩陣的行進(jìn)行組合提出了固定碼長(zhǎng)的多碼率碼。
[0004]極化碼是一種顯式構(gòu)造的可以逼近對(duì)稱二元輸入離散無(wú)記憶信道的容量的糾錯(cuò)碼。通過(guò)調(diào)整極化碼的凍結(jié)(frozen)比特?cái)?shù)量，我們可以構(gòu)造一類多碼率碼。對(duì)于長(zhǎng)度為n=2p(p>0)的極化碼，信息位數(shù)k可取I到n-1，即碼率可以取得I / n，2 / η,…，(η-1) / η等值，并且只需要復(fù)雜度為O(nlogn)的一對(duì)編譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)編譯碼。在η比較小的情況下，極化碼的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到香農(nóng)限。只有η非常大的時(shí)候，譯碼性能才能逼近香農(nóng)限，但是這樣帶來(lái)過(guò)高的譯碼延遲。碼長(zhǎng)為η的極化碼可被看作以η維方陣H定義的變換，其中H是η維哈達(dá)瑪矩陣。以此推廣，通過(guò)一個(gè)任意給定的η維方陣H和調(diào)節(jié)凍結(jié)比特的數(shù)量，我們可構(gòu)造一類多碼率碼。
[0005]分組馬爾可夫疊加編碼(中山大學(xué)，一種分組馬爾可夫疊加編碼方法[P]:CN103152060A)是一種由短碼構(gòu)造大卷積碼的編碼方法，其中，短碼稱為基本碼。分組馬爾可夫疊加編碼的性能下界可以由基本碼的性能及其記憶長(zhǎng)度m來(lái)界定，對(duì)于編碼記憶為m的分組馬爾可夫疊加編碼其誤比特率性能相對(duì)于基本碼的誤比特率性能最多可以有IOlog10(m+l)dB的增益。分組馬爾可夫疊加編碼可以通過(guò)一種基于軟信息的滑窗迭代算法來(lái)譯碼。通過(guò)選擇一個(gè)合適的滑窗大小d(—般為記憶長(zhǎng)度的2到3倍)，這種滑窗迭代譯碼算法可以在高信噪比區(qū)域達(dá)到誤比特率的下界。因而，通過(guò)選擇合適的編碼記憶m和滑窗大小d，可以設(shè)計(jì)出達(dá)到給定性能要求的分組馬爾可夫疊加編碼系統(tǒng)。
[0006]現(xiàn)有的多碼率碼技術(shù)需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程，如設(shè)計(jì)多碼率的低密度奇偶校驗(yàn)碼，需要對(duì)其度分布進(jìn)行優(yōu)化。由于設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，現(xiàn)有設(shè)計(jì)的多碼率一般只限制在少數(shù)幾個(gè)碼率,并且性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明把由η維方陣H定義的變換的多碼率碼作為分組馬爾可夫疊加編碼的基本碼，提供了一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法。本發(fā)明所提出的多碼率碼，既結(jié)合了由η維方陣H定義的變換的多碼率碼編譯碼簡(jiǎn)單、碼率范圍廣的特點(diǎn)，也結(jié)合了馬爾可夫疊加編碼性能優(yōu)越且在高信噪比的誤碼率可以通過(guò)下界估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，使得提出的多碼率碼設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、碼率范圍廣、性能優(yōu)越性能優(yōu)越且編譯碼簡(jiǎn)單。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，用于將長(zhǎng)度為K=kBL的二元信息序列W編碼為長(zhǎng)度為nB (L+mk)的碼字C，其中n>l，k取值{1，2，…，n-Ι}，即碼率集合為{I / n，2 / η，…，(η-1) / η}，L為等長(zhǎng)kB序列分組的數(shù)量，mk是每個(gè)碼率為k/n的子碼的記憶長(zhǎng)度，如圖1所示，其特征在于包括以下步驟:
[0009](I)信息序列g(shù)劃分為L(zhǎng)個(gè)等長(zhǎng)分組竺，對(duì)于t=-l，_2r..，-(mk-l)，_mk，把長(zhǎng)度為nB的序列初始化為全零序列，即設(shè)置= Q ;
[0010](2)在 t=0，l，…，L-1 時(shí)刻，將長(zhǎng)度為 kB 的序列
【權(quán)利要求】
1.一種基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，用于將長(zhǎng)度為K = kBL的二元信息序列0編碼為長(zhǎng)度為nB(L+mk)的碼字f，其中n>l，k在集合{1，2，…，n_l}中取值，即碼率集合為U / n, 2 / η,…，(η-1) / η}，L為等長(zhǎng)kB序列分組的數(shù)量，mk是每個(gè)碼率為k/n的子碼的記憶長(zhǎng)度，其特征在于包含以下步驟: (1)信息序列昱劃分為L(zhǎng)個(gè)等長(zhǎng)分組
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，其特征在于:所述的記憶長(zhǎng)度mk是任意給定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，其特征在于:所述的將長(zhǎng)度為kB的序列
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，其特征在于:步驟(2)中所述η維方陣H是任意η維方陣H。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分組馬爾可夫疊加編碼的多碼率碼編碼方法，其特征在于:步驟(2)中所述η維方陣H是置換的η維Hadmard矩陣，其中η是2的冪次。
【文檔編號(hào)】H03M13/23GK103888151SQ201410132013
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】馬嘯, 胡競(jìng)男, 梁楚龍, 白寶明 申請(qǐng)人:中山大學(xué)