專(zhuān)利名稱(chēng)：一種系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)(信息)傳輸技術(shù)，特別是一種系統(tǒng)(先發(fā)原始幀、 再發(fā)編碼幀)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的信道譯碼方法，采用該譯碼方法可降低信道傳輸?shù)牟铄e(cuò)率。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)通信中，信號(hào)經(jīng)常會(huì)由于受到噪聲、衰落或其他原因的影響產(chǎn)生錯(cuò)誤，為了確保通信質(zhì)量和效率，必須對(duì)這些錯(cuò)誤進(jìn)行控制和糾正，常見(jiàn)的差錯(cuò)控制技術(shù)主要包括前向糾錯(cuò)(FEC)與反饋重傳(ARQ)等技術(shù)。前向糾錯(cuò)是一種非常有效的方法，常見(jiàn)的前向糾錯(cuò)碼、即信道編碼，有里德-所羅門(mén)(Reed-Solomon)碼、卷積碼、turbo碼以及低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)等。前向糾錯(cuò)碼、特別是近期快速發(fā)展的turbo碼與LDPC碼，其特點(diǎn)是單向傳輸、不需反饋，能根據(jù)碼的規(guī)律性自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，糾錯(cuò)迅速，糾錯(cuò)能力非常強(qiáng)；但前向糾錯(cuò)碼的編、譯碼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，一般僅用在通信物理層作為幀內(nèi)的比特級(jí)糾錯(cuò)。由于僅采用前向糾錯(cuò)碼難以保證經(jīng)過(guò)譯碼的幀一定是正確的，因而一般在通信系統(tǒng)的上層還要采用幀級(jí)別的糾錯(cuò)技術(shù)以進(jìn)一步提高傳輸?shù)目煽啃?，而其中最常?jiàn)的也是最簡(jiǎn)單的幀級(jí)別糾錯(cuò)技術(shù)就是ARQ技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要反饋信道。而近期開(kāi)發(fā)出的另外一類(lèi)基于幀級(jí)別的被稱(chēng)為“無(wú)速率”碼的通信技術(shù)；其中，常見(jiàn)的無(wú)速率碼有LT碼、Raptor碼以及二進(jìn)制確定無(wú)速率碼等，此類(lèi)無(wú)速率碼的特點(diǎn)就是“無(wú)速率”性，當(dāng)使用無(wú)速率碼作為差錯(cuò)控制時(shí)，發(fā)射端不斷地發(fā)送幀級(jí)別的經(jīng)過(guò)編碼后的幀，接收端則對(duì)收到的幀進(jìn)行譯碼，當(dāng)接收端收到足夠多的幀后，就能完全恢復(fù)出原始幀，然后再反饋一個(gè)終止信號(hào)給發(fā)射端，發(fā)射端就停止繼續(xù)發(fā)送；整個(gè)傳輸過(guò)程，接收端不像ARQ技術(shù)那樣要經(jīng)常性反饋信息給發(fā)射端，除了終止信號(hào)，不需要再向發(fā)射端反饋其他的信息。LT碼的編碼是根據(jù)事先設(shè)定好的度分布隨機(jī)地選擇相應(yīng)的幀數(shù)進(jìn)行異或，而譯碼則采用迭代對(duì)消的方法。Raptor碼是在先將原始幀進(jìn)行合適的糾錯(cuò)碼編碼后再進(jìn)行LT編碼，具有比LT碼更優(yōu)的性能。但這兩類(lèi)碼對(duì)度分布都有一定要求，否則在譯碼時(shí)容易出現(xiàn)停止集，從而使譯碼失敗。在“Ming Xiao, Tot Aulin, and Muriel Medard, "Systematic Binary Deterministic Rateless Codes—SBDRC”(系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼)，Proceeding of IEEE International Symposium on Information Theory(ISIT' 08),page 2066-2070" 獻(xiàn)中公開(kāi)了一種系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼(SBDRC)，其編碼不是采用隨機(jī)方法產(chǎn)生的，而是采用特定的編碼方法。其編碼幀的產(chǎn)生過(guò)程為將所有原始幀附加1個(gè)尾比特0，循環(huán)移位特定次數(shù)(循環(huán)次數(shù)與原始幀號(hào)和編碼幀號(hào)有關(guān))后，將得到的幀去掉最后一個(gè)比特，最后再對(duì)所有幀進(jìn)行異或處理；接收機(jī)將收到的信號(hào)進(jìn)行常規(guī)處理后、對(duì)接收幀進(jìn)行檢測(cè)，保存正確幀及其幀號(hào)，丟棄錯(cuò)誤幀，當(dāng)接收到的正確幀數(shù)正好達(dá)到總的原始幀數(shù)時(shí)，根據(jù)正確幀的幀號(hào)建立接收端的生成矩陣，此生成矩陣的逆乘以全部正確幀就可以得到所有的原始幀。
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SBDRC(系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼)往往具有比LT碼或Raptor碼更好的性能。 但SBDRC的譯碼都是在經(jīng)過(guò)幀檢測(cè)后的正確幀中進(jìn)行，而將錯(cuò)誤幀直接丟棄掉。而實(shí)際上， 被丟棄的大部分錯(cuò)誤幀幀中的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)非常少，如果能在接收端通過(guò)有針對(duì)性的技術(shù)處理、即將錯(cuò)誤的具體位置找出并糾正，使其成為正確幀，從而就可有效地提高信道的傳輸能力，包括傳輸?shù)目煽啃砸约皞鬏數(shù)男?。因而，常?guī)LT碼譯碼方法存在對(duì)接收到的幀信息利用不足，對(duì)錯(cuò)誤幀進(jìn)行糾正的能力差，信道傳輸?shù)牟铄e(cuò)率較高、傳輸效率低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在背景技術(shù)上，改進(jìn)設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，以提高信道傳輸中對(duì)錯(cuò)誤幀進(jìn)行糾正的能力，降低信道傳輸差錯(cuò)率，確保系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?，有效提升系統(tǒng)傳輸?shù)娜萘?、傳輸?shù)男屎屯ㄐ刨|(zhì)量等目的。本發(fā)明的解決方案是從幀級(jí)別的譯碼角度出發(fā)，其基本譯碼過(guò)程如下接收機(jī)先收到全部的原始幀，若全部原始幀經(jīng)檢測(cè)為正確幀，則向發(fā)射機(jī)反饋傳輸成功的確認(rèn)信號(hào)； 否則接收下一個(gè)編碼幀，由于編碼幀可表示為經(jīng)幀內(nèi)移位后的各原始幀相互異或處理結(jié)果，接著利用該結(jié)果找出他們對(duì)應(yīng)的幀并進(jìn)行異或處理，得到一個(gè)錯(cuò)誤指示序列，然后根據(jù)所得錯(cuò)誤指示序列依次得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列，再利用這些錯(cuò)誤指示序列進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)處理，若所有正確的幀總數(shù)達(dá)到原始幀總數(shù)，則對(duì)所有正確幀按照常規(guī)確定二進(jìn)制無(wú)速率譯碼方法進(jìn)行譯碼，譯出所有原始幀、并向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)；否則接收下一編碼幀，直到譯出所有原始幀、向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)止；從而實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。因而本發(fā)明方法包括步驟1.信號(hào)接收及常規(guī)處理接收機(jī)收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的采用常規(guī)SBDRC編碼的信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)、解交織處理后，去掉各信號(hào)幀的幀號(hào)、并按照幀號(hào)的順序保存在幀存儲(chǔ)器中；步驟2.幀的檢測(cè)處理首先采用幀校驗(yàn)序列對(duì)按設(shè)定量送入幀存儲(chǔ)器中所有的原始幀進(jìn)行檢測(cè)、并按照原幀號(hào)順序?qū)z測(cè)結(jié)果保存在幀質(zhì)量緩存器中，若所有的原始幀都正確，則直接轉(zhuǎn)步驟4處理、并向發(fā)射機(jī)反饋傳輸成功的確認(rèn)信號(hào)；若經(jīng)檢測(cè)原始幀有錯(cuò)、則接收編碼幀，然后將所有原始幀和接收的編碼幀一并送入步驟3進(jìn)行譯碼處理；步驟3.譯碼處理首先將經(jīng)幀內(nèi)移位后的各原始幀相互異或處理、所得異或處理的結(jié)果再與一并送入的編碼幀進(jìn)行異或處理，得到一個(gè)錯(cuò)誤指示序列，然后根據(jù)所得錯(cuò)誤指示序列得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列，再利用這些錯(cuò)誤指示序列依次對(duì)有錯(cuò)誤的幀進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)處理、經(jīng)檢測(cè)后將結(jié)果保存在幀質(zhì)量緩存器中，當(dāng)所有正確的原始幀與編碼幀的和達(dá)到原始幀總數(shù)后，則對(duì)所有正確幀(包括原始幀和編碼幀)根據(jù)常規(guī)確定二進(jìn)制無(wú)速率譯碼方法進(jìn)行譯碼，譯出所有原始幀后、轉(zhuǎn)步驟4，并向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)；若未能譯出所有原始幀，則接收下一編碼幀并按照本步驟上述方法、直至譯出所有原始幀并向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)后、再轉(zhuǎn)步驟4處理；步驟4、譯碼結(jié)果的處理將以上步驟譯碼所得的全部原始幀送入接收機(jī)信宿。在步驟3中，所述然后根據(jù)所得錯(cuò)誤指示序列得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列的具體方法為在所得錯(cuò)誤指示序列的末尾添加一個(gè)比特0、然后將添加0后的錯(cuò)誤指示序列進(jìn)行循環(huán)移位，移位次數(shù)為幀長(zhǎng)加1減去原始幀幀號(hào)減1與編碼幀幀號(hào)減1的乘積除以幀長(zhǎng)
4加1的模，即移位次數(shù)
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，包括步驟1.信號(hào)接收及常規(guī)處理接收機(jī)收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的采用常規(guī)SBDRC編碼的信號(hào)， 進(jìn)行解調(diào)、解交織處理后，去掉各信號(hào)幀的幀號(hào)、并按照幀號(hào)的順序保存在幀存儲(chǔ)器中；步驟2.幀的檢測(cè)處理首先采用幀校驗(yàn)序列對(duì)按設(shè)定量送入幀存儲(chǔ)器中所有的原始幀進(jìn)行檢測(cè)、并按照原幀號(hào)順序?qū)z測(cè)結(jié)果保存在幀質(zhì)量緩存器中，若所有的原始幀都正確，則直接轉(zhuǎn)步驟4處理、并向發(fā)射機(jī)反饋傳輸成功的確認(rèn)信號(hào)；若經(jīng)檢測(cè)原始幀有錯(cuò)、則接收編碼幀，然后將所有原始幀和接收的編碼幀一并送入步驟3進(jìn)行譯碼處理；步驟3.譯碼處理首先將經(jīng)幀內(nèi)移位后的各原始幀相互異或處理、所得異或處理的結(jié)果再與一并送入的編碼幀進(jìn)行異或處理，得到一個(gè)錯(cuò)誤指示序列，然后根據(jù)所得錯(cuò)誤指示序列得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列，再利用這些錯(cuò)誤指示序列依次對(duì)有錯(cuò)誤的幀進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)處理、經(jīng)檢測(cè)后將結(jié)果保存在幀質(zhì)量緩存器中，當(dāng)所有正確的原始幀與編碼幀的和達(dá)到原始幀總數(shù)后，則對(duì)所有正確幀根據(jù)常規(guī)確定二進(jìn)制無(wú)速率譯碼方法進(jìn)行譯碼，譯出所有原始幀后、轉(zhuǎn)步驟4，并向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)；若未能譯出所有原始幀，則接收下一編碼幀并按照本步驟上述方法、直至譯出所有原始幀并向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)后、再轉(zhuǎn)步驟4 處理；步驟4.譯碼結(jié)果的處理將以上步驟譯碼所得的全部原始幀送入接收機(jī)信宿。
2.按權(quán)利要求1所述系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，其特征在于在步驟3中所述根據(jù)所得錯(cuò)誤指示序列得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列的具體方法為在所得錯(cuò)誤指示序列的末尾添加一個(gè)比特0、然后將添加0后的錯(cuò)誤指示序列進(jìn)行循環(huán)移位，移位次數(shù)為幀長(zhǎng)加1減去原始幀幀號(hào)減1與編碼幀幀號(hào)減1的乘積除以幀長(zhǎng)加1的模；接著再去掉循環(huán)移位后所得序列的最后一個(gè)比特、即得到一個(gè)原始幀的錯(cuò)誤指示序列，重復(fù)該過(guò)程、即可得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列。
3.按權(quán)利要求1所述系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，其特征在于在步驟3中所述錯(cuò)誤指示序列中指示為錯(cuò)誤的位置為經(jīng)幀內(nèi)移位后的各原始幀相互異或、所得結(jié)果與當(dāng)前編碼幀再進(jìn)行異或處理后不為零的位置。
4.按權(quán)利要求1所述系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，其特征在于在步驟3中所述的比特翻轉(zhuǎn)處理是指對(duì)每一個(gè)錯(cuò)誤幀中錯(cuò)誤指示序列值為“1”的位置進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)， 翻轉(zhuǎn)后再檢測(cè)該幀的對(duì)與錯(cuò)；翻轉(zhuǎn)過(guò)程一直重復(fù)到該幀恢復(fù)正確或者翻轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到上限止；每次翻轉(zhuǎn)比特的數(shù)目按照從小到大遞增的方式進(jìn)行，最小為1個(gè)，最大數(shù)目則5-8個(gè)。
5.按權(quán)利要求4所述系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法，其特征在于所述翻轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到設(shè)定的上限，即如果錯(cuò)誤指示序列中“1”的個(gè)數(shù)為d，而當(dāng)前翻轉(zhuǎn)的比特?cái)?shù)為v，則翻轉(zhuǎn)ν個(gè)比特需要的翻轉(zhuǎn)次數(shù)為Cvd，則處理每一個(gè)編碼幀翻轉(zhuǎn)的上限次數(shù)為其中，C〗表示從d中任取ν的組合數(shù)，W為最大比特翻轉(zhuǎn)數(shù)目，而且W彡d。
全文摘要
該發(fā)明屬于通信傳輸技術(shù)領(lǐng)域中的系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼的譯碼方法。包括信號(hào)接收及常規(guī)處理，幀的檢測(cè)處理，譯碼處理及譯碼結(jié)果的處理。該發(fā)明首先對(duì)全部原始幀進(jìn)行檢測(cè)，若均為正確幀，則向發(fā)射機(jī)反饋確認(rèn)信號(hào)；否則接收下一個(gè)編碼幀，然后將所有原始幀相互異或處理、其結(jié)果再與所接收的編碼幀進(jìn)行異或處理，得到一個(gè)錯(cuò)誤指示序列，然后根據(jù)該指示序列得到各原始幀的錯(cuò)誤指示序列，再對(duì)有錯(cuò)誤的幀進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)處理、以使其成為正確幀；因而與傳統(tǒng)的系統(tǒng)二進(jìn)制確定無(wú)速率碼譯碼方法相比、該發(fā)明具有信道傳輸中對(duì)錯(cuò)誤幀進(jìn)行糾正的能力強(qiáng)，信道傳輸差錯(cuò)率低，系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃愿撸行岣吡讼到y(tǒng)傳輸?shù)娜萘?、傳輸?shù)男屎屯ㄐ刨|(zhì)量等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102208963SQ20111013655
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者張芹, 李少謙, 林燈生, 肖鳴 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)