[發(fā)明專利]一種Turbo碼的編碼方法及譯碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811320422.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN109547158B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明公開了一種Turbo碼的編碼方法及譯碼方法，該編碼方法：外部輸入的信息比特x(k)一方面直接進(jìn)行低階調(diào)制，此時(shí)輸出信息比特，記為x’’(k)；同時(shí)將信息比特x(k)送到第一子編碼器中；第一子編碼器先收到信息比特x(k)，輸出校驗(yàn)比特y(k)；同時(shí)在x(k)尾部附加歸零比特，使第一子編碼器在完成編碼后處于零狀態(tài)；將x(k)及歸零比特記為x’(k)；將x’(k)用交織器打亂順序以后送到第二子編碼器，輸出校驗(yàn)比特z(k)；對(duì)校驗(yàn)比特y(k)與z(k)直接進(jìn)行高階調(diào)制，合并為一個(gè)符號(hào)yz(k)同時(shí)輸出；將x’’(k)和yz(k)一同經(jīng)過復(fù)用模塊mux的交替切換以后，x’’(k)、yz(k)交替輸出，得到數(shù)據(jù)流Rx(k)，為1/2碼率。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)Turbo碼在短碼條件下的良好糾錯(cuò)能力；并用1/2碼率實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)有1/3碼率更佳的性能。本發(fā)明適用于數(shù)字通信領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，更具體的，涉及一種Turbo碼的編碼方法及譯碼 方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中的Turbo碼是一種非常接近于香農(nóng)限的高性能糾錯(cuò)編碼，其誤碼 率曲線與理論極限的差異可低于0.01dB。現(xiàn)有的Turbo碼適用于每幀的數(shù)據(jù)內(nèi) 含有數(shù)千個(gè)或更多個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)幀。在每幀只含有幾十個(gè)符號(hào)的短幀中，特別是在 窄帶通信或快速跳頻通信中，現(xiàn)有的Turbo碼糾錯(cuò)能力或者編碼增益會(huì)急劇降 低。與普通的糾錯(cuò)碼相比，如RS碼、卷積碼等，在運(yùn)算復(fù)雜的情況下，現(xiàn)有的 Turbo碼糾錯(cuò)能力卻改善不大。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的Turbo碼的構(gòu)造原理。現(xiàn)有技術(shù)Turbo碼的編碼 方法如下：

步驟1：外部輸入的信息比特X(k)一方面直接輸出到復(fù)用模塊mux，同時(shí)送 到第一子編碼器中；

步驟2：第一子編碼器接收到X(k)后，輸出校驗(yàn)碼Y(k)，同時(shí)在X(k)尾部 附加歸零比特，使第一子編碼器在完成編碼后處于零狀態(tài)；將X(k)及歸零比特 記為X’(k)；

步驟3：將X’(k)用交織器打亂順序以后送到第二子編碼器，輸出校驗(yàn)比特 Z(k)；

步驟4：將Y(k)和Z(k)經(jīng)過刪余器處理后得到P(k)；

步驟5：將P(k)和X’(k)通過復(fù)用模塊mux，交替取出X’(k)，再經(jīng)過BPSK 映射模塊處理得到TX(k)。

現(xiàn)有技術(shù)中第一子編碼器、第二編碼器均采用1/2碼率的系統(tǒng)編碼結(jié)構(gòu)，但 僅輸出校驗(yàn)比特Y(k)與Z(k)。其中：數(shù)據(jù)序號(hào)k＝1,2,3,…,N，N是在一幀 內(nèi)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。

所述刪余器的作用是刪掉一部分Y(k)、Z(k)，使輸出的校驗(yàn)比特P(k)變少， 從而使傳輸效率增加。根據(jù)不同的刪余方案，Y(k)、Z(k)可交替輸出，得到P(k)， 即整體編碼效率為1/2，如圖2，在短幀通信的情況下，此時(shí)的傳輸效率較高， 糾錯(cuò)性能較低。也可以兩個(gè)都輸出，整體編碼效率為1/3，如圖3，在短幀情況 下，此時(shí)的傳輸效率較低，糾錯(cuò)性能較高。

現(xiàn)有的Turbo碼的優(yōu)良性能是通過引入交織器，實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)編碼得到的，在 幀長(zhǎng)很短時(shí)，為了盡量滿足這種偽隨機(jī)性，對(duì)交織器需要使用特殊的設(shè)計(jì)規(guī)則， 但性能仍然不佳。

另一方面，對(duì)于同一個(gè)信息比特X(k)的兩個(gè)校驗(yàn)符號(hào)Y(k)與Z(k)不能被全 部刪除掉，使每個(gè)信息比特都能得到充分的保護(hù)，因此對(duì)交織器提出了進(jìn)一步的 約束。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的Turbo碼在短幀傳輸中存在糾錯(cuò)能力低下和傳輸效 率低的問題，提供了一種Turbo碼的編碼方法及譯碼方法，其能使Turbo碼在短 幀傳輸中提高糾錯(cuò)能力和提高編碼效率，從而提高傳輸效率。

為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下：一種Turbo碼的編碼方法， 所述編碼方法步驟如下：