[發明專利]分布式聯合信源?信道疊加編碼及聯合譯碼方法

有效

• 申請號: 201410320482.9
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104079380B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 孫岳;劉雷;許廣洲;李穎;張瓊;張麗圓;張思延
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及分布式聯合信源-信道編碼及聯合譯碼方法，可用于降低隨機信道對系統的性能影響，提升系統的誤碼率性能。

背景技術

分布式信源編碼，是由Slepian和Wolf于1973年提出的一類基于針對相關聯信源壓縮的編碼方法。編碼器之間不能互相通信，在解碼端進行聯合譯碼。分布式信源編碼不僅有逼近香農限的良好性能，而且譯碼復雜度較低，吞吐能力高，結構靈活，是近幾年來信源編碼領域的研究熱點，目前已廣泛應用于深空通信、光纖通信、地面及衛星數字多媒體廣播等領域。

傳統的分布式信源網絡模型如圖1所示。它包括信源、編碼器和譯碼器。該信源產生一個無記憶離散的信源序列X，并經過一個相關聯的信道生成一個無記憶序列Y。通過編碼器對信源序列X進行編碼得到校驗位序列Z，該校驗位序列Z經過一個實際的物理信道輸出得到一個接收信息序列U，譯碼器聯合無記憶序列Y和接收信息序列U對信源序列X進行譯碼，輸出對信源序列X的一個估計序列

所述聯合信源信道編碼JSCC(Joint Source-channel Coding)，是指同時考慮到信源編碼和信道編碼的優缺點，通過對通信系統各個部分的聯合優化，使通信系統整體上達到最優的方案。

現有分布式信源網絡編碼常用的方案主要有兩種：

第一種方案為伴隨式法，Zhenyu Tu,Jing Li,Rick S.Blum等學者在文章“An Efficient SF-ISF Approach for the Slepian-Wolf Source Coding Problem”(EURASIP Journal on Applied Signal Processing2005:6,961-971)中對伴隨式法進行了分析，文章通過使用一個信道碼本對信源序列進行壓縮，對壓縮后的序列采用反向伴隨式變換ISF(Inverse Syndrome Former)后通過信道傳輸,譯碼器能夠對接收到的似然信息直接使用維特比譯碼方法，有效的恢復出信源序列。

雖然文章證明了基于伴隨式的方法是最優的，但是這種方法以較大的復雜度為代價的，而且當編碼后的碼字經過相應的信道是不匹配的情況時，譯碼器不能正確譯出信源序列的伴隨式，從而產生傳播錯誤，使整個碼的誤碼性能變差。

第二種方案為校驗位法，A.Aaron和B.Girod在文章“Compression With Side Information Using Turbo Codes”(Proceedings of the IEEE international Data Compression Conference(DCC),pp.252-261,Apr.2002)中對校驗位法進行了分析，文章通過使用一個系統的信道碼本對信源序列進行編碼，將編碼器產生的校驗序列和該信源序列經過相應的信道分別發送給譯碼器，譯碼器對接收到的兩部分似然信息直接進行聯合譯碼，得到信源的一個估計序列。這種方法中雖然譯碼器不會產生伴隨式法中的錯誤傳播問題，但在關聯信道和實際信道不匹配情況下的情況下，整個碼的性能就會受到相對較差的信道的限制，較好信道沒有得到有效的利用，因此整個碼的性能變差了很多，所以校驗位法在信道不匹配的情況下并不實用。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，針對不匹配信道下的分布式信源通信網絡，提出一種分布式聯合信源信道疊加編碼及聯合譯碼方法，以提高編碼增益，有效抑制不匹配信道對分布式信源通信網絡的影響，使信道容量更接近香農限，使分布式聯合信源信道編碼更加適用于現實條件中關聯信道和實際信道不對稱情況的無線通信場景。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：對信源的兩部分信息序列分別進行編碼；對編碼后的兩部分碼字分別進行調制和疊加處理，并把疊加后的碼字和未進行疊加的碼字經過不同的信道進行傳輸；譯碼器對接收到的兩信道傳輸的信息分別進行聯合軟信息迭代譯碼。具體步驟包括如下：

(1)信源編碼：

1a)通過信源X產生兩部分信源信息序列，即第一信源信息序列X₁和第二信源信息序列X₂，并設置如下參數：