一種短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的譯碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)字傳輸或者存儲(chǔ)中的差錯(cuò)控制編碼領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種針對(duì)較短碼 長(zhǎng)的循環(huán)碼的低復(fù)雜度軟判決譯碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，傳輸信道的噪聲或存儲(chǔ)媒介的物理?yè)p傷 等因素常會(huì)造成數(shù)字信號(hào)傳輸或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的錯(cuò)誤。因此，為保證數(shù)字信號(hào)傳輸或存儲(chǔ)的可 靠性，差錯(cuò)控制編碼技術(shù)已成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
[0003] 循環(huán)碼是一類(lèi)重要的差錯(cuò)控制編碼，其碼字經(jīng)循環(huán)移位后，仍為許用碼字。由于其 固有的代數(shù)結(jié)構(gòu)，循環(huán)碼的編譯碼都具有較低的復(fù)雜度。循環(huán)碼的譯碼方法分為硬判決譯 碼方法與軟判決譯碼方法兩種。硬判決譯碼方法首先將解調(diào)器輸出的軟信息硬判決為二進(jìn) 制序列，再利用碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行譯碼。由于在硬判決中丟失了信道信息，硬判決譯碼方法 的譯碼性能較差。軟判決譯碼方法不對(duì)軟信息進(jìn)行判決，和硬判決譯碼相比，軟判決譯碼有 顯著的性能增益。然而，軟判決譯碼方法的復(fù)雜度比硬判決譯碼方法高得多。其中，具有最 優(yōu)譯碼性能的最大似然譯碼方法的復(fù)雜度為2k(運(yùn)里k為信息位的長(zhǎng)度）的函數(shù)，是大多 數(shù)實(shí)際的差錯(cuò)控制系統(tǒng)所無(wú)法承受的。因此，研究者提出了各種低復(fù)雜度的譯碼方法。
[0004] 短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的軟判決譯碼方法，包括：基于網(wǎng)格圖的譯碼方法；基于候選碼字 的譯碼方法?；诰W(wǎng)格圖的軟判決譯碼方法復(fù)雜度較高。另一類(lèi)方法是基于候選碼字的譯 碼方法。該方法一般先篩選出若干候選碼字，再?gòu)暮蜻x碼字中選取與接收軟信息之間距離 度量最小的碼字，作為譯碼結(jié)果。
[0005]化rney提出的廣義最小距離方法[1]，通過(guò)刪除接收序列中軟信息絕對(duì)值最小的 比特，并運(yùn)用糾錯(cuò)糾刪的代數(shù)譯碼方法對(duì)刪除后的序列進(jìn)行譯碼，形成候選碼字。該方法復(fù) 雜度低，是一種系統(tǒng)的軟判決譯碼方法?；痑se提出的化ase方法[2]與廣義最小距離方法 類(lèi)似，運(yùn)種方法用取補(bǔ)操作替代了廣義最小距離方法中的刪除操作，候選碼字的選取也比 廣義最小距離方法更靈活。W上兩種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但譯碼性能與最大似然譯碼相差較大。 Fossorier與Lin提出的排序統(tǒng)計(jì)譯碼方法巧]，通過(guò)翻轉(zhuǎn)硬判決結(jié)果的若干比特與重編碼 生成候選碼字。排序統(tǒng)計(jì)譯碼方法的性能接近最大似然譯碼，然而，排序統(tǒng)計(jì)譯碼方法中每 次重編碼的方法均不相同，重編碼的復(fù)雜度較高。
[000引 參考文獻(xiàn)
[0007] [1]ForneyGJr.Generalizedminimumdistancedecoding[J].IEEE TransactionsonInformationTheory, 1966, 12(2):125-131.
[0008] [2]化aseD.Classofalgorithmsfordecodingblockcodeswith channelmeasurementinformation[J].IEEETransactionsonInformation Ilieo巧，1972, 18(1) :170-182.
[0009] [3]FossorierMPC,LinS.Soft-decisiondecodingoflinearblock codesbasedonorderedstatisties[J].IEEETransactionsonInformation HieoiT, 1995, 41巧）：1379-1396.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明為了降低短碼長(zhǎng)循環(huán)碼軟判決譯碼的復(fù)雜度，針對(duì)較短碼長(zhǎng)的循環(huán)碼，設(shè) 計(jì)了一種短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的譯碼方法，該譯碼方法的計(jì)算復(fù)雜度較低，且具有接近最大似然 譯碼的性能，詳見(jiàn)下文描述：
[0011] 一種短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的譯碼方法，所述譯碼方法包括W下步驟：
[0012] (1)接收長(zhǎng)度為n的循環(huán)碼的n維信道觀測(cè)值軟信息序列，然后進(jìn)行I輪左循環(huán)移 位，其中I為正整數(shù)，I> 1，第i輪循環(huán)移位的次數(shù)為沖Z二化I,.''，/-!，「?]運(yùn)算表 示向上取整；選取每輪移位結(jié)果的前k個(gè)分量，得到I個(gè)k維軟信息序列組成的集合{mW，i =0, 1，…，I-U;
[0013] (2)取每個(gè)k維軟信息序列，采用k次串行的逐符號(hào)擴(kuò)展與比較選擇的方法，得 到與該k維軟信息序列距離度量最小的C個(gè)k維試探序列，共得到IXC個(gè)k維試探序 列，組成試探序列集合IpVVJ-!、2，...，巧，C為常數(shù)，取值為正數(shù)整，范圍為ZG[1，2k];-般選擇2的整數(shù)次幕，較2M、很多；
[0014] (3)使用循環(huán)碼編碼方法對(duì)所有IXC個(gè)試探序列進(jìn)行編碼，得到IXC個(gè)n維候選 碼字，組成候選碼字集合|q'/i，/' = 〇,1，~，/-i，./ =l，2，..>，C'h
[0015] (4)根據(jù)調(diào)制方式生成候選碼字對(duì)應(yīng)的軟信息序列，計(jì)算其與n維信道觀測(cè)值軟 信息序列的距離度量，選擇最小距離度量對(duì)應(yīng)的候選碼字，記為娘*>，：《 = 〇，1，-'，/-1，:然后 對(duì)該候選碼字右循環(huán)移位次得到最終譯碼結(jié)果。
[0016] 所述取每個(gè)k維軟信息序列，采用k次串行的逐符號(hào)擴(kuò)展與比較選擇的方法，得到 與該k維軟信息序列距離度量最小的C個(gè)k維試探序列，共得到IXC個(gè)k維試探序列，組 成試探序列集合IpV'./二〇，1，…，i-U=U,…，巧的步驟具體為：
[0017] (2. 1)初始化k維軟信息的序號(hào)i= 0,選取mW;
[001引 （2.。初始化迭代次數(shù)d=1，sW表示k維軟信息m"=(;咕1，地1、…，地\)對(duì)應(yīng)的 試探序列集合，用C=ISWI表示中序列的數(shù)目，將SW初始化為包含2個(gè)1維序列S1， S2的集合，也即初始化SW={s1,Sz}，其中，Si= 0,S2= 1 ;
[001引 （2.如擴(kuò)展試探序列集合sW，在sW中的C個(gè)序列S1，S2,…，Sc后分別增加"0"， 得到擴(kuò)展的序列集合.玲'二成及化、&化...,S&0;，在Si,S2,…，Sc后分別增加"1"，得到擴(kuò) 展的序列集合義1二扣&U: & 1.…A&U，其中，&表示二進(jìn)制序列的連接運(yùn)算符；
[0020] (2. 4)計(jì)算貨|與&W中序列與m:;!,之間的距離度量，其中，111方1為mW的前（d+1) 個(gè)分量構(gòu)成的（d+1)維軟信息，即地1，地'，…，地1);
[00引](2.W令沒(méi)巧=5TU5r;:
[0022] (2. 6)判斷SW中序列的數(shù)目C>C是否成立，如果C>C，僅保留SW中與m記之 間距離度量最小的C個(gè)序列，再執(zhí)行步驟（2.7);否則，直接執(zhí)行步驟（2.7);
[002引 （2. 7)判斷迭代次數(shù)d=k-1是否成立，如果d=k-1，將SW中的C個(gè)序列 Si, S2,…，Sc作為mW對(duì)應(yīng)的k維試探序列Pfi如'1，…娘1輸出，并執(zhí)行步驟化8);否則，令 迭代次數(shù)d增加1，并返回步驟（2.3);
[0024] (2.8)判斷i=I-I是否成立，如果i= 1-1，結(jié)束試探序列生成；否則，令k維軟 信息的序號(hào)i增加1，并返回步驟（2. 2)。
[0025] 在上述的步驟（1)和步驟（2)中所述距離度量的計(jì)算方法為：
[002引 （1)W1維軟信息m與1維二進(jìn)制序列S之間的相關(guān)差A(yù)(m，S)作為m與S之間 的距離度量：
[0027] 首先對(duì)m進(jìn)行硬判決，得到1維二進(jìn)制序列m=(而,，如…，成.I) th. =1 /化 < 0，
[0028] K ,.乏0 ;
[0029] 通過(guò)m、S與血;計(jì)算出A(m,S)，具體的方法是
[003。 似Wm與S之間的平方歐氏距離如(HM)作為m與S之間的距離度量：
[0032] 首先將S中的比特映射為BPSK(二進(jìn)制相移鍵控）符號(hào)，得到1維軟信息 S=仿點(diǎn)…，心），映射的具體方法為： 4 = -1 5.=1,
[003引'；， '。 Sf= 1 A=O;
[0034] 通過(guò)m與§ =(瓦，.;1，…，心1)求出起(m，S)，具體的方法是
[0036] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：
[0037] (1)譯碼性能優(yōu)越：本發(fā)明W二進(jìn)制序列與軟信息之間的距離度量作為選取候選 碼字的依據(jù)，具有接近最大似然譯碼的性能。與傳統(tǒng)的軟判決譯碼方法相比，當(dāng)選取候選碼 字的數(shù)目相同時(shí)，本發(fā)明具有更好的譯碼性能。
[0038] (2)復(fù)雜度低：本發(fā)明采用一種通過(guò)循環(huán)移位選擇軟信息序列，進(jìn)一步通過(guò)串行 的逐符號(hào)擴(kuò)展與比較選擇的方法生成試探序列集合，然后編碼生成候選碼字集合，復(fù)雜度 低。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為一種短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的譯碼方法的流程圖；
[0040] 圖2為生成試探序列的流程圖；
[0041] 圖3為本方法用于差錯(cuò)控制的框圖；
[004引圖4為本方法用于（15, 5)本原BCH碼譯碼的誤比特率性能曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0044] 短碼長(zhǎng)循環(huán)碼的軟判決譯碼方法的基本思想是：從2k個(gè)許用碼字中，找出與接收 軟信息之間距離度量最小的碼字，作為譯碼結(jié)果。如果使用全捜索譯碼，需要進(jìn)行2k次距 離度量運(yùn)算與（2k-l)次比較運(yùn)算，復(fù)雜度很高。為降低譯碼復(fù)雜度，一般首先從許用碼字 中選取若干候選碼字，再進(jìn)一步從候選碼字中捜索譯碼結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施例W距離度量作 為選取候選碼字的依據(jù)，通過(guò)重編碼構(gòu)建候選碼字列表，不僅復(fù)雜度低，還具有接近最大似 然譯碼的性能。
[0045] 將循環(huán)碼的碼字中任意k個(gè)連續(xù)比特構(gòu)成的k維序列稱(chēng)為消息序列。因?yàn)槊總€(gè)比 特都分別對(duì)應(yīng)n維接收軟信息中的一個(gè)分量，因此一個(gè)k維消息序列對(duì)應(yīng)k維軟信息。本 發(fā)明實(shí)施例選取若干個(gè)與消息序列對(duì)應(yīng)的k維軟信息之間距離度量最小的k維序列作為試 探序列，并進(jìn)一步對(duì)試探序列重編碼生成候選碼字。
[0046] 下