[发明专利]一种二进制对称信源编码的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及信源编码技术，尤其涉及一种二进制对称信源编码的方法和装置。

背景技术

多天线技术是长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统的一项关键技术。当下行链路收发端配置多根天线时，如何设计收发端的信号以获得多输入多输出系统下行链路(MIMO downlink)的信道容量就成为一个重要课题。理论研究表明，在发送端(基站)采用污纸编码(DPC，Dirty Paper Coding)技术，能够获得多输入多输出系统广播信道(MIMO BC)的容量。由于理论研究并没有给出如何设计结构化的DPC，因此结构化的DPC设计技术就成为当前学术和工程领域的一个研究热点。

叠加编码是近来提出的一种有效的结构化DPC实现技术，它要求提供一个好的信道码和一个好的信源码。在叠加编码结构中，信道码一般可以采用已经很成熟的低密度奇偶校验(LDPC，Low-Density Parity Check)码等可达信道容量的码；信源码可以采用网格编码量化(TCQ，Trellis Coded Quantization)或低密度生成矩阵(LDGM，Low-Density Generator Matrix)码。为了逼近率失真容量，信源码采用TCQ时，需要非常大的状态数，如：状态数以2^t表示，t为编码存储长度，为了逼近率失真容量，t一般要求大于20。因此，需要研究基于LDGM码的有失真信源量化。研究表明LDGM码是一种能够达到二进制对称信源(BSS，Binary Symmetric Source)率失真容量的有失真信源编码。但是传统的采用调查传播(SP，Survey Propagation)/抽取(Decimation)的LDGM编码算法的复杂度为码长的平方，复杂度可以表示为O(n²)，n为码长。考虑到为了逼近率失真容量，LDGM码的码长一般要求大于10⁴，因此其复杂度较高。

一种具有线性复杂度的LDGM编码算法是TAP(Thouless Anderson Palmer)方法，TAP方法具有线性复杂度是因为TAP方法中二元LDGM码的生成矩阵的行度为2，因此可以采用增强型置信传播(RBP，Reinforced Belief Propagation)算法进行编码，这能够避免其他编码方法中必须的抽取步骤。但是TAP方法的性能较差，TAP方法的性能较差主要是因为与生成矩阵行度为2的二元LDGM码对偶的校验矩阵列度为2的循环二元LDPC码并不是一个好的信道码，这是已有公认的结论。从编码理论上讲，主要是因为列度为2的循环二元LDPC码的码重分布偏离理论上最佳信道码的码重分布较远，因此，TAP方法的性能也很难接近率失真容量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种二进制对称信源编码的方法和装置，实现具有线性编码复杂度、且率失真性能接近率失真容量的BSS编码。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供的一种二进制对称信源编码的方法，该方法包括：

根据码率和码长构造多元LDGM码的生成矩阵；

在给定信源序列后，按照构造的生成矩阵采用RBP编码算法对信源序列压缩，获得压缩序列。

上述方案中，所述根据码率和码长构造多元LDGM码的生成矩阵，具体为：采用渐进边增(PEG，Progressive Edge-Growth)算法构造一个大小为m×n的循环LDPC码的校验矩阵，其中，m为码率与码长的乘积，n为码长，m小于n，且每列上只有两个位置上的元素为1，其他位置上元素为0；将校验矩阵中每个值为1的元素以均匀的概率随机替换为集合{1，2，...，q-1}中的任意元素，q为大于3的正整数；最后将校验矩阵转置获得大小为n×m的多元LDGM码的生成矩阵。

上述方案中，该方法进一步包括：在采用RBP编码算法计算校验节点的消息更新时，采用快速傅立叶变换计算校验节点的消息更新。

上述方案中，所述码率和码长由负责信息调配的系统控制中心根据所要压缩的序列确定。

本发明提供的一种二进制对称信源编码的装置，该装置包括：生成矩阵模块、压缩序列模块、重构信源序列模块；其中，

生成矩阵模块，用于根据码率和码长构造多元LDGM码的生成矩阵，并将生成矩阵通知压缩序列模块；

压缩序列模块，用于在给定信源序列后，按照生成矩阵模块构造的生成矩阵采用RBP编码算法对信源序列压缩，获得压缩序列。