[发明专利]可变长符号级联合信源信道与多维调制的编译码方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的一种联合编译码方法，具体涉及一种适用于可变长符号的联合信源信道与多维调制编译码方法。

背景技术

在现有的无线通信系统中，信源编码、信道编码与调制通常是三个独立环节，分别对其进行优化设计。其中，信源编码的目的是进行数据压缩，提高数据传输的效率，通常采用压缩效率较高的可变长编码(Variable Length Coding，简称VLC)方法，但是VLC对信道差错非常敏感，较少的比特差错就能导致码字序列失去同步，进而产生错误扩散。信道编码的目的是对信源编码后的序列增加一些冗余信息，从而提高数据抗干扰和差错控制的能力，但是目前常用的信道编码方案(如Turbo码、LDPC码等)都是比特级信道编码方案，不能有效利用符号信源的冗余信息。调制的目的是在有限的带宽和功率约束条件之下，将信源信息经过特定信道传输出去。根据信道条件的不同，常采用不同的调制方式(如移动通信中采用MPSK、深空通信中采用LD-MPSK等)，但是目前常用的调制方式主要是定长比特级调制，且没有纠错能力。

经典的图像、视频国际压缩编码标准(JPEG、H.264和MPEG-4等)都采用了可变长信源编码的方法。这种可变长信源编码比特流中一般还包含一部分剩余信源冗余，这些冗余可被用于差错控制，提高编码系统的整体传输性能。符号级联合信源信道编码方法就是根据这一思路发展出来的，根据实际通信系统的信道、噪声等特点，对信源和信道编码进行联合优化设计，可以获得比分离系统更好的性能。近年来，对联合信源信道编译码方法的研究越来越多，其中，利用可变长信源编码的剩余信源冗余进行差错控制，并与接近香农限的Turbo信道编码相结合的联合可变长信源信道编译码方法，与传统分离通信系统比较，编码系统的整体传输性能得到了较大的提高，成为了编码界的研究热点。

常用的调制技术都是基于比特级信息流进行调制的，且不提供差错控制的能力。1982年，Ungerboeck提出了网格编码调制(TCM)技术，将网格编码与调制相结合，利用星座点加倍和子集划分的方法，增大调制星座点的最小欧式距离，在不增加信道带宽的情况下，获得3～6dB的编码增益。在此基础上，Pietrobon提出了多维TCM，将星座点映射到多个调制星座图上，进一步提高调制效率。

综合已有的联合编译码方法，联合信源信道的编译码方法可适用于可变长符号，但是没有与调制技术相结合；与调制相结合的联合编译码方法只适用于定长比特级信源。因此，针对可变长符号，已有的联合编译码方法不能达到最优性能。

发明内容

为了解决联合信源信道编码系统性能受限和现有联合编码调制系统不适用于图像、视频压缩等变长编码传输系统这两个问题，本发明提出了一种可变长符号级联合信源信道与多维调制的编译码方法，该方法基于LD-MPSK调制技术，利用符号信源的冗余信息设计符号级LD-MPSK多维调制规则，在不增加额外信道冗余的情况下能够提高系统的整体传输性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在编码器端，首先对信源比特序列进行符号级游程编码，信源比特序列经过符号级游程编码后转化为由N个符号组成的信源符号序列，然后对这个N符号的信源符号序列进行符号级LD-MPSK多维调制，最后将符号级LD-MPSK多维调制信号发射到无线信道中。对N个符号组成的信源符号序列进行符号级LD-MPSK多维调制采用的技术方案是，首先对LD-MPSK多维调制星座图中的星座点集合进行子集划分，然后利用非等概N符号信源的符号级先验概率，在多维调制星座子集中选取最优的N个多维星座点与N个信源符号一一对应，从而得到信源符号与多维调制星座点的一一映射关系，最后按照这一映射关系对信源符号序列进行LD-MPSK调制。在译码器端，进行编码的逆过程，对接收到的有噪调制信号进行解调，得到解调软判决星座点信息，再对其进行符号级多维星座点逆映射，最后经过符号级游程译码器得到联合译码后的比特序列。

本发明的有益效果是，通过符号级信源与多维调制的联合优化设计，使得符号级LD-MPSK多维调制不但能够提供信道编码和调制的作用，并且在调制阶段充分利用信源符号的冗余信息，同时增大信源符号的最小汉明距离和所对应星座点的最小欧式距离，在不增加额外信道冗余的情况下能够提高系统的整体传输性能，适用于图像、视频压缩等变长编码传输系统。

附图说明

图1.可变长符号级联合信源与多维调制编译码系统。