[发明专利]一种基于分集的无速率码联合度数动态译码方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信信道编码领域，具体涉及一种基于分集的无速率码联合度数动态译码方法。

背景技术

无线通信利用电磁波承载信号，在自由空间中传播信息，可以摆脱地形的限制，不受传输线缆的束缚，具有极佳的机动性。与此同时，如何对传输的数据信息进行差错控制，对抗噪声干扰以及实现准确的数据重现成为无线通信的一个重要问题。具备纠错能力的信道编码技术即是解决此问题的关键。在信道编码过程中，编码的主要运用是对传输的数据信息提供保护，通过对数据信息增加一定数量受到控制的冗余位，以有效地对抗信道的噪声和干扰，使得传输的数据信息所产生的差错可以被接收机检测和纠正，通过译码从接收信号中最大限度地恢复出原始数据信息。信道编码技术始于1948年Shannon在贝尔技术期刊上发表的“数字通信理论”一文，香农提出了著名的信道编码定理。之后，多种类型的纠错编码方法相继问世，包括：汉明码、循环码、BCH码、RS码、卷积码、Turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC)码等。

以上的纠错编码方法可以统称为码率固定的前向纠错编码。在前向纠错编码的设计中，通常需要位于发送端的编码器预先根据估计得到信道状态信息，设计一个合适且固定的码率R来进行编码。然而固定码率编码技术存在两个问题：(1)发送端无法自适应无线通信环境的复杂性和变化性，固定码率有可能无法保证数据的可靠传输，另一方面，也有可能造成传输效率浪费；(2)与之应运而生的差错控制技术，通过引入一条特殊的反馈信道，当传输的数据丢失时，由接收端向发送端反馈重传请求；当收发两端距离较远时，反馈信号的传输时延不可避免，如果参与的通信用户数目较多，还会引起网络阻塞。

无速率码是一种能够自适应信道状态变化，具有良好的编码增益同时又能够有效减少反馈信息量的信道编码技术。相对于现有固定码率的编码方法，无速率码特指在编码端无固定码率的编码。无速率码是一种无速率约束码，它具有三个重要的属性：(1)无速率码的流属性：发送端可以源源不断地输出编码包,形成一个可以无限延续的编码包流，而没有任何速率约束；(2)自适应链路适配：编码的码率不需要在数据传输前固定，编码包是源源不断地产生的，实际传输的码率取决于接收端译码成功所需要的编码包个数，能自适应信道状态的变化；(3)桶积水效应：接收端收集编码包，收集到数量足够多的编码包后即能成功恢复出原始数据。

由于无速率码具有以上优良的特性，因而在无线通信编码领域得到广泛运用。如何提高无速率码迭代译码可靠性成为提高编码性能的一个研究热点。目前已有较多基于LDPC码的动态译码规划的研究成果，其动态调度策略基本采用最大残余迭代优先策略，由于其算法的局限性，会带来贪婪群现象和静默变量节点问题。基于这第一种现象，有学者提出了限定残余置信传递策略，以制约饥饿元素和贪婪群组。针对第二个现象，采用静默节点释放的残余置信传递调度策略，以保证所有变量节点都以相同的概率将自身的LLR信息传递到迭代过程中去。由于无速率码和LDPC码具有极大的相似性，我们可以将LDPC的动态译码策略移植到无速率码的编译码技术中。但是，基于最大残余迭代优先策略需要在每一轮迭代过程中计算每个变量节点的残余置信度，以及接收概率，考虑无速率码的自适应以及Tanner图庞大等特征，直接采用基于最大残余迭代优先策略会带来极其庞大的计算量，译码时延高。因而我们需要寻求适合无速率码的独特的动态译码规划或者调度策略。

目前，有学者提出了接收端采用无速率译码自适应机制，采用标准信号空间星座点映射的16QAM或64QAM，首先计算来自信道的LLR信息，接收端根据误码率要求设计判决区间，当变量节点来自信道LLR信息低于阈值时，则丢掉信息(Discarded)。即仅采用置信度高的信道LLR信息参与迭代译码过程，丢弃置信度低的变量节点信息。由于译码忽略了部分信道信息，因而迭代译码性能不可能达到最佳状态。

发明内容

本发明的目的是克服现有无速率码迭代译码技术简单洪流迭代(并行迭代)或者串行迭代的缺陷，提供一种基于分集的无速率码联合度数动态译码方法。该方法在信号空间分集的基础上，联合度数对无速率码的BP迭代译码进行动态译码规划，在不牺牲带宽的基础上，以低复杂度提高无速率码迭代译码收敛速度，降低误码率，提高通信性能。