[發明專利]DNA信道仿真與編碼優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202111307148.6
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114023374A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 汪小我;袁樂康;王也
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16B20/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張娜

1.一種DNA信道仿真與編碼優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于給定的儲存環節和參數，建立針對儲存條件的信道仿真模型；

將編碼后的脫氧核糖核苷酸DNA序列輸入所述信道仿真模型，得到仿真測序結果，并由所述仿真測序結果確定解碼情況；以及

由所述仿真測序結果及對應的解碼情況統計分析得到編碼優化數據，并利用所述編碼優化數據優化所述信道編碼設計和信道參數設計。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將編碼后的數據輸入所述信道仿真模型，得到仿真測序結果，包括：

將所述編碼后的DNA序列輸入至所述信道仿真模型，得到測序序列和各中間階段的序列存在狀態；

根據所述測序序列和所述各中間階段的序列存在狀態獲取所述仿真測序結果。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在得到所述仿真測序結果之后，還包括：

基于所述仿真測序結果提取信道錯誤特征，并利用所述信道錯誤特征分析調整所述編碼優化數據，得到最佳編碼優化數據。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述由所述仿真測序結果及對應的解碼情況統計分析得到編碼優化數據，包括：

基于所述仿真測序結果得到鏈內錯誤的分布、各鏈拷貝數的分布、序列丟失和含有錯誤的序列的個數、解碼時數據恢復的比例內容中的一項或多項；

由所述鏈內錯誤的分布、各鏈拷貝數的分布、序列丟失和含有錯誤的序列的個數、解碼時數據恢復的比例內容中的一項或多項得到所述編碼優化數據。

5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述由所述仿真測序結果及對應的解碼情況統計分析得到編碼優化數據，進一步包括：

基于冗余度與錯誤匹配的原則，通過計算冗余度、信息儲存密度、成功恢復概率的關系，確定信息儲存密度和成功恢復概率的最佳平衡點。

6.一種DNA信道仿真與編碼優化裝置，其特征在于，包括：

建立模塊，用于基于給定的儲存環節和參數，建立針對儲存條件的信道仿真模型；

仿真模塊，用于將編碼后的DNA序列輸入所述信道仿真模型，得到仿真測序結果，并由所述仿真測序結果確定解碼情況；以及

優化模塊，用于由所述仿真測序結果及對應的解碼情況統計分析得到編碼優化數據，并利用所述編碼優化數據優化所述信道編碼設計和信道參數設計。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述仿真模塊包括：

生成單元，用于將所述編碼后的DNA序列輸入至所述信道仿真模型，得到測序序列和各中間階段的序列存在狀態；

第一獲取單元，用于根據所述測序序列和所述各中間階段的序列存在狀態獲取所述仿真測序結果。

8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述優化模塊包括：

第二獲取單元，用于基于所述仿真測序結果得到鏈內錯誤的分布、各鏈拷貝數的分布、序列丟失和含有錯誤的序列的個數、解碼時數據恢復的比例內容中的一項或多項；

第三獲取單元，用于由所述鏈內錯誤的分布、各鏈拷貝數的分布、序列丟失和含有錯誤的序列的個數、解碼時數據恢復的比例內容中的一項或多項得到所述編碼優化數據。

9.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序，以實現如權利要求1-5任一項所述的DNA信道仿真與編碼優化方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行，以用于實現如權利要求1-5任一項所述的DNA信道仿真與編碼優化方法。