[發(fā)明專利]一種基于雙遞歸的分組馬爾可夫疊加編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810030795.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108199723B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙山程;馬嘯;黃勤;白寶明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M13/11
• 分類號(hào): H03M13/11;H03M13/29
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙遞歸的分組馬爾可夫疊加編碼方法，以碼長(zhǎng)為n，信息位長(zhǎng)度為k的糾錯(cuò)碼C[n,k]為基本碼，將長(zhǎng)度為K＝kL的信息序列u編碼成長(zhǎng)度為N＝n(L+T)的碼字c；其編碼方法包括以下步驟：首先，將長(zhǎng)度為kL的信息序列u劃分為L(zhǎng)個(gè)等長(zhǎng)分組u＝(u⁽⁰⁾,u⁽¹⁾,…,u^(L?1))，每個(gè)分組長(zhǎng)度為k；對(duì)于時(shí)刻t＝?1,?2，…,?m₁，把長(zhǎng)度為n的序列w₁^(t)設(shè)置為全零序列；對(duì)于時(shí)刻t＝?1,?2，…,?m₂，把長(zhǎng)度為n的序列w₂^(t)設(shè)置為全零序列；然后，在t＝0,1,…,L?1時(shí)刻，將長(zhǎng)度為k的序列送入基本碼C[n,k]的編碼器ENC進(jìn)行編碼，得到長(zhǎng)度n的序列并結(jié)合反饋的和計(jì)算碼字c的第t個(gè)子序列c^(t)。本發(fā)明具有編碼簡(jiǎn)單、譯碼復(fù)雜度低、可逼近信道容量等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的分組馬爾可夫疊加編碼方法相比，本發(fā)明有更低的譯碼錯(cuò)誤平層和更低的譯碼復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字通信和數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙遞歸的分組馬爾可夫疊加編碼方法。

背景技術(shù)

通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)會(huì)受到噪聲的影響而出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正確接收或不能正確恢復(fù)。隨著個(gè)人數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)需求的日益上升，通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可靠性越來(lái)越受到人們的重視。為實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，有必要設(shè)計(jì)可逼近信道容量且具備高效編譯碼算法的信道編碼。自從Shannon于1948年提出了著名的信道編碼定理，人們一直致力于研究和設(shè)計(jì)可逼近信道容量的好碼。1993年，Berrou等人提出了Turbo碼，該碼在迭代譯碼算法下可逼近信道容量。Turbo碼的提出是信道編碼領(lǐng)域的重要里程碑，開(kāi)啟了現(xiàn)代編碼。在Turbo碼發(fā)明之后，人們提出了更多可逼近信道容量的好碼。低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low-Density Parity-Check code,LDPC code)，極化碼和空間耦合LDPC碼都是可逼近香農(nóng)限的好碼。

分組馬爾可夫疊加編碼^[1]也是一類可逼近信道容量的好碼。分組馬爾可夫疊加編碼是一種由短碼構(gòu)造大卷積碼的編碼方法，其中的短碼稱為基本碼。分組馬爾可夫疊加編碼可視為一種級(jí)聯(lián)碼，其外碼是短碼(這里稱為基本碼)，內(nèi)碼是碼率為1的非遞歸卷積碼(其編碼輸入信息為數(shù)據(jù)塊)。分組馬爾可夫疊加編碼有簡(jiǎn)單的編碼算法。采用簡(jiǎn)單的重復(fù)碼和奇偶校驗(yàn)碼作為基本碼，分組馬爾科夫疊加編碼可以通過(guò)分時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)多碼率的編碼^[2]。分組馬爾可夫疊加編碼可以采用一種基于軟信息的滑窗迭代譯碼算法來(lái)譯碼，并通過(guò)選擇一個(gè)合適的譯碼延遲d來(lái)獲得好的錯(cuò)誤性能。以上提及的分組馬爾可夫疊加編碼方法為非遞歸的，其有諸多優(yōu)點(diǎn)。但是非遞歸的分組馬爾可夫疊加編碼方法存在如下問(wèn)題：當(dāng)以重復(fù)碼和奇偶校驗(yàn)碼作為基本碼時(shí)，需要很大的編碼記憶長(zhǎng)度m才可有效逼近信道容量，而記憶長(zhǎng)度m越大，所需的譯碼延遲d越大，相應(yīng)的譯碼復(fù)雜度和譯碼延遲均越高。因此，在需要極低延遲和極低運(yùn)算復(fù)雜度通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)中不能采用非遞歸的分組馬爾可夫疊加編碼方法。在Turbo碼中，為獲得好的輸入輸出分布，需要選擇遞歸卷積碼作為分量碼。在多層級(jí)聯(lián)碼中，相對(duì)采用非遞歸的卷積碼的情況，遞歸的卷積碼需要更少的級(jí)聯(lián)階數(shù)來(lái)將輕重量的輸入序列映射成重量隨長(zhǎng)度線性增加的輸出序列。

[1]中山大學(xué)，一種分組馬爾可夫疊加編碼方法[P]:CN105152060A.