[發明專利]一種基于誤比特率分布的Turbo碼刪余方法

有效

• 申請號: 201610919232.6
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106452678B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 張衛黨;邵霞;葉會英;穆維新;鄭麗敏
• 申請（專利權）人: 鄭州大學西亞斯國際學院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/29
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司41109
• 代理人: 趙磊,李想

技術領域

本發明涉及通信或信息處理技術領域，特別涉及一種根據誤比特率分布的Turbo碼的刪余序列設計方法。

背景技術

在數據通信中，為了增強信息傳輸的可靠性，通常采用信道編碼的方法對數據在傳輸中產生的錯誤進行檢測和糾正。Turbo碼是近十余年來發展的一種性能優異的糾錯碼，具有非常好的糾錯能力，能大大改善系統性能。Turbo碼的分量碼構造簡單，應用靈活，有著良好的應用前景。為了達到規定的傳輸速率，需要對編碼后的序列進行刪余，即刪去某些位置上碼元比特。完成此功能的裝置稱為刪余矩陣(或刪余序列)。刪余矩陣不僅能改變Turbo碼的碼率，還直接影響到Turbo碼的誤比特率特性。因此，如何設計刪余矩陣是Turbo碼研究中的一個重要部分。

文獻[Near Shannon limit error-correcting coding and decoding:Turbo-codes，in Proc.IEEE Int.Conf.Commun.(ICC),Geneva,SWitzerland,May 1993,pp.1064-1070.]探討了一種簡單的刪余方案，刪余矩陣可表示為

也可表示為p＝[10；01]。矩陣中的第一行對應著對第一路校驗序列的刪余。“1”意味著此位置的信息不被刪除，“0”意味著相應位置上的信息被刪除。因此p的刪余機制為：對信息序列不進行刪余，對第一路校驗序列，第一位保留，然后每隔一位保留一位。對第二路校驗序列第一位刪除，然后每隔一位刪除一位。這是一種最簡單的周期性刪余方案，給出1/2的碼率，被廣泛應用。上述文獻中使用這種刪余矩陣達到了接近香農限的誤比特率特性。這種刪余方案采用周期刪余，是一種隨機均勻的刪余，這與Turbo碼產生隨機編碼的思想是一致的。但是這種刪余方案沒有考慮刪余對碼重分布的影響，可能會使得刪余前重量小的碼字在刪余后變成重量更小的碼字，從而使得刪余前后Turbo碼的誤比特率特性下降明顯。因此不是最佳的刪余方案。

文獻[The Optimal Puncturing Pattern Design for Rate-Compatible Punctured Turbo Codes，2009International Conference on Wireless Communications and Signal Processing,WCSP 2009，Page(s):1-5]給出了一種新的刪余方案。這種刪余方案是基于碼重分布進行設計的。首先求出Turbo碼的低碼重分布，在設計刪余序列時盡量避免刪去低碼重碼字的碼元。因此，這種刪余方案可以保證刪余前最小重量的碼字在刪余后保持不變，減小了刪余前后Turbo碼的誤比特率特性下降程度。文獻還對周期性刪余和非周期性刪余誤比特率特性進行了比較，結論是非周期性刪余的效果一般好于周期性刪余的效果，尤其是當周期較短時，差別更大。可以認為這種刪截方案是一種最佳的刪余方案。由于這種刪余方案是基于低碼重碼字分布的，必須求出低碼重碼字分布才能進行刪余方案的設計。而對于Turbo碼，尤其是當碼字長度較長時，求出低碼重碼字分布是相當困難的。因此這種刪余方案只適用于碼字長度較短(如信息序列長度不超過150時)的Turbo碼。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于，提供一種基于誤比特率分布的Turbo碼刪余方法，在周期刪余的基礎上，根據誤比特率分布對需要刪余的碼元位置進行修正，從而保證最小重量的碼字在刪余前后保持不變，減小了刪余后Turbo碼的誤比特率下降程度。

本發明的目的是以下述方式實現的：

一種基于誤比特率分布的Turbo碼刪余方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：確定一個Turbo碼母碼，設所述Turbo碼母碼的信息序列長度為k，碼率為R，碼長為N＝k/R，生成多項式矩陣為g＝(1，g(D)/h(D))，并給定交織器類型和刪余矩陣；

步驟二：對未刪余的Turbo碼母碼在給定信噪比SNR的條件下進行蒙特卡洛仿真，求出信息序列的誤比特率分布P＝(p₁,p₂,…,p_N)，式中P(j)＝p_j，j＝1，2，…，N，P(j)為Turbo碼母碼碼字序列中第j個碼元的誤比特率；