[發明專利]可變長符號級聯合信源信道與多維調制的編譯碼方法

有效

• 申請號: 201110360612.8
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN103107858A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 凃國防;程晨;張燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院研究生院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及通信領域的一種聯合編譯碼方法，具體涉及一種適用于可變長符號的聯合信源信道與多維調制編譯碼方法。

背景技術

在現有的無線通信系統中，信源編碼、信道編碼與調制通常是三個獨立環節，分別對其進行優化設計。其中，信源編碼的目的是進行數據壓縮，提高數據傳輸的效率，通常采用壓縮效率較高的可變長編碼(Variable?Length?Coding，簡稱VLC)方法，但是VLC對信道差錯非常敏感，較少的比特差錯就能導致碼字序列失去同步，進而產生錯誤擴散。信道編碼的目的是對信源編碼后的序列增加一些冗余信息，從而提高數據抗干擾和差錯控制的能力，但是目前常用的信道編碼方案(如Turbo碼、LDPC碼等)都是比特級信道編碼方案，不能有效利用符號信源的冗余信息。調制的目的是在有限的帶寬和功率約束條件之下，將信源信息經過特定信道傳輸出去。根據信道條件的不同，常采用不同的調制方式(如移動通信中采用MPSK、深空通信中采用LD-MPSK等)，但是目前常用的調制方式主要是定長比特級調制，且沒有糾錯能力。

經典的圖像、視頻國際壓縮編碼標準(JPEG、H.264和MPEG-4等)都采用了可變長信源編碼的方法。這種可變長信源編碼比特流中一般還包含一部分剩余信源冗余，這些冗余可被用于差錯控制，提高編碼系統的整體傳輸性能。符號級聯合信源信道編碼方法就是根據這一思路發展出來的，根據實際通信系統的信道、噪聲等特點，對信源和信道編碼進行聯合優化設計，可以獲得比分離系統更好的性能。近年來，對聯合信源信道編譯碼方法的研究越來越多，其中，利用可變長信源編碼的剩余信源冗余進行差錯控制，并與接近香農限的Turbo信道編碼相結合的聯合可變長信源信道編譯碼方法，與傳統分離通信系統比較，編碼系統的整體傳輸性能得到了較大的提高，成為了編碼界的研究熱點。

常用的調制技術都是基于比特級信息流進行調制的，且不提供差錯控制的能力。1982年，Ungerboeck提出了網格編碼調制(TCM)技術，將網格編碼與調制相結合，利用星座點加倍和子集劃分的方法，增大調制星座點的最小歐式距離，在不增加信道帶寬的情況下，獲得3～6dB的編碼增益。在此基礎上，Pietrobon提出了多維TCM，將星座點映射到多個調制星座圖上，進一步提高調制效率。

綜合已有的聯合編譯碼方法，聯合信源信道的編譯碼方法可適用于可變長符號，但是沒有與調制技術相結合；與調制相結合的聯合編譯碼方法只適用于定長比特級信源。因此，針對可變長符號，已有的聯合編譯碼方法不能達到最優性能。

發明內容

為了解決聯合信源信道編碼系統性能受限和現有聯合編碼調制系統不適用于圖像、視頻壓縮等變長編碼傳輸系統這兩個問題，本發明提出了一種可變長符號級聯合信源信道與多維調制的編譯碼方法，該方法基于LD-MPSK調制技術，利用符號信源的冗余信息設計符號級LD-MPSK多維調制規則，在不增加額外信道冗余的情況下能夠提高系統的整體傳輸性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在編碼器端，首先對信源比特序列進行符號級游程編碼，信源比特序列經過符號級游程編碼后轉化為由N個符號組成的信源符號序列，然后對這個N符號的信源符號序列進行符號級LD-MPSK多維調制，最后將符號級LD-MPSK多維調制信號發射到無線信道中。對N個符號組成的信源符號序列進行符號級LD-MPSK多維調制采用的技術方案是，首先對LD-MPSK多維調制星座圖中的星座點集合進行子集劃分，然后利用非等概N符號信源的符號級先驗概率，在多維調制星座子集中選取最優的N個多維星座點與N個信源符號一一對應，從而得到信源符號與多維調制星座點的一一映射關系，最后按照這一映射關系對信源符號序列進行LD-MPSK調制。在譯碼器端，進行編碼的逆過程，對接收到的有噪調制信號進行解調，得到解調軟判決星座點信息，再對其進行符號級多維星座點逆映射，最后經過符號級游程譯碼器得到聯合譯碼后的比特序列。

本發明的有益效果是，通過符號級信源與多維調制的聯合優化設計，使得符號級LD-MPSK多維調制不但能夠提供信道編碼和調制的作用，并且在調制階段充分利用信源符號的冗余信息，同時增大信源符號的最小漢明距離和所對應星座點的最小歐式距離，在不增加額外信道冗余的情況下能夠提高系統的整體傳輸性能，適用于圖像、視頻壓縮等變長編碼傳輸系統。

附圖說明

圖1.可變長符號級聯合信源與多維調制編譯碼系統。