[發明專利]一種降低Fano算法譯碼器堆棧溢出概率的方法

有效

• 申請號: 201710207642.2
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107124249B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 葛建華;李成林
• 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: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明公開了一種降低Fano算法譯碼器堆棧溢出概率的方法，主要解決Fano算法譯碼器堆棧溢出概率過高的問題。本發明的具體思路，一是增加觀測距離來篩選出最優節點，以降低譯碼器進入錯誤路徑的概率；二是判斷特定點的可靠性來修正其Fano度量，以降低譯碼器離開正確路徑的概率。本發明的具體步驟包括：(1)譯碼器參數初始化；(2)篩選出最優節點；(3)對譯碼節點進行處理；(4)對停機條件進行判斷；(5)對特定點的Fano度量進行修正；(6)對門限進行緊縮處理；(7)得到向后窺測度量；(8)對門限進行縮減處理；(9)對觀測方向進行選擇。本發明具有系統實現復雜度低、譯碼速度快、堆棧溢出概率低的優點。本發明顯著地降低了Fano算法譯碼器的堆棧溢出概率，提高了卷積碼Fano算法譯碼在信道較差時的譯碼速度和譯碼穩定性。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及信道編碼領域的一種降低Fano算法譯碼器堆棧溢出概率的方法，可用于降低Fano算法譯碼器堆棧溢出概率，提高了卷積碼Fano算法譯碼在信道較差時的譯碼速度和譯碼穩定性。

背景技術

卷積碼是1955年由Elias等人提出的，是一種非常有前途的編碼方法，并且獲得了廣泛的應用。卷積碼譯碼方法主要采用概率譯碼。概率譯碼又分為維特比譯碼和序列譯碼2大類。

維特比譯碼是一種最大似然譯碼算法，是一種最佳的概率譯碼方法。在碼的約束長度較小時，它具有速度快、計算量恒定、譯碼器簡單的優點。自提出以來，無論是理論上還是實踐上，都得到了極速的發展，廣泛應用于各種數傳系統，尤其是衛星通信中?？墒?，卷積碼的維特比譯碼的復雜性隨著成指數增長，故不能適用于太大的碼，從而限制了維特比譯碼輸出的誤碼率不能做得太低，致使維特比譯碼方法在應用上受到限制。

序列譯碼是一種準最大似然譯碼算法，且譯碼復雜性與碼的約束長度無關，從而使較大的碼的應用成為可能，進而獲得較低的誤碼率。序列譯碼的計算量隨信道干擾大小變化，從而可使其平均計算量減小，譯碼速度加快。

Fano算法是由Fano于1963年提出，是序列譯碼中“兩大算法之一”。其譯碼基本原理概括地說，就是不斷地在碼樹圖中移動觀察點(碼樹圖中分叉節點)，通過接收碼組和碼樹分支的比較計算得到各個分支的Fano度量，選取碼樹上度量最小的路徑前進，通過路徑總的度量值和預置門限值大小，前后探測，進退反復地搜索，以盡早地排除錯誤路徑，并以最大的正確概率盡早地回到正確路徑上，從而使譯碼器的平均計算量減少。序列譯碼的另外一大算法是堆棧譯碼算法。相比堆棧譯碼算法，Fano算法譯碼要搜索更多的節點，但是，堆棧譯碼算法需要非常大量的儲存器。另外，Fano算法的多層判斷和嵌套循環非常適合硬件實現。

Fano算法的不足之處是：Fano算法的譯碼器需要一個輸入緩沖器，以儲存輸入的接受序列，以備譯碼器搜索分離點時儲存后面輸入的序列，以及提供以前接收到的接收序列。但是當信道干擾很大時，譯碼器搜索時間很長，這時就可能引起緩存器溢出。因此，在Fano算法中，譯碼錯誤概率不是主要的問題，而緩存器溢出卻是一個主要的問題。

毛淑華等人在文章“一種基于分支度量標準的新卷積碼譯碼算法”(《云南大學學報(自然科學版)》，2010,32(SI)：376～378)中提出了一種門限可調的序列譯碼算法，來克服緩存器溢出的難題。該算法使用了新的分支度量，并通過發送特定的導頻序列來估計噪聲大小來調整門限電平。該方法存在的不足之處是，它插入了導頻，降低了信息速率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種降低Fano算法譯碼器堆棧溢出概率的方法，僅僅增加少量計算，以很小的性能損失，便能顯著減少Fano算法譯碼在信道干擾較大時的搜索平均次數和最大次數，從而提高譯碼速度并降低堆棧溢出概率。

實現本發明目的的具體思路，一是增加觀測距離來篩選出最優節點，以降低譯碼器進入錯誤路徑的概率；二是判斷特定點的可靠性來修正其Fano度量，以降低譯碼器離開正確路徑的概率。

本發明實現上述目的具體步驟如下：