[发明专利]一种降低Fano算法译码器堆栈溢出概率的方法

说明书

本发明公开了一种降低Fano算法译码器堆栈溢出概率的方法，主要解决Fano算法译码器堆栈溢出概率过高的问题。本发明的具体思路，一是增加观测距离来筛选出最优节点，以降低译码器进入错误路径的概率；二是判断特定点的可靠性来修正其Fano度量，以降低译码器离开正确路径的概率。本发明的具体步骤包括：(1)译码器参数初始化；(2)筛选出最优节点；(3)对译码节点进行处理；(4)对停机条件进行判断；(5)对特定点的Fano度量进行修正；(6)对门限进行紧缩处理；(7)得到向后窥测度量；(8)对门限进行缩减处理；(9)对观测方向进行选择。本发明具有系统实现复杂度低、译码速度快、堆栈溢出概率低的优点。本发明显著地降低了Fano算法译码器的堆栈溢出概率，提高了卷积码Fano算法译码在信道较差时的译码速度和译码稳定性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及信道编码领域的一种降低Fano算法译码器堆栈溢出概率的方法，可用于降低Fano算法译码器堆栈溢出概率，提高了卷积码Fano算法译码在信道较差时的译码速度和译码稳定性。

背景技术

卷积码是1955年由Elias等人提出的，是一种非常有前途的编码方法，并且获得了广泛的应用。卷积码译码方法主要采用概率译码。概率译码又分为维特比译码和序列译码2大类。

维特比译码是一种最大似然译码算法，是一种最佳的概率译码方法。在码的约束长度较小时，它具有速度快、计算量恒定、译码器简单的优点。自提出以来，无论是理论上还是实践上，都得到了极速的发展，广泛应用于各种数传系统，尤其是卫星通信中。可是，卷积码的维特比译码的复杂性随着成指数增长，故不能适用于太大的码，从而限制了维特比译码输出的误码率不能做得太低，致使维特比译码方法在应用上受到限制。

序列译码是一种准最大似然译码算法，且译码复杂性与码的约束长度无关，从而使较大的码的应用成为可能，进而获得较低的误码率。序列译码的计算量随信道干扰大小变化，从而可使其平均计算量减小，译码速度加快。

Fano算法是由Fano于1963年提出，是序列译码中“两大算法之一”。其译码基本原理概括地说，就是不断地在码树图中移动观察点(码树图中分叉节点)，通过接收码组和码树分支的比较计算得到各个分支的Fano度量，选取码树上度量最小的路径前进，通过路径总的度量值和预置门限值大小，前后探测，进退反复地搜索，以尽早地排除错误路径，并以最大的正确概率尽早地回到正确路径上，从而使译码器的平均计算量减少。序列译码的另外一大算法是堆栈译码算法。相比堆栈译码算法，Fano算法译码要搜索更多的节点，但是，堆栈译码算法需要非常大量的储存器。另外，Fano算法的多层判断和嵌套循环非常适合硬件实现。

Fano算法的不足之处是：Fano算法的译码器需要一个输入缓冲器，以储存输入的接受序列，以备译码器搜索分离点时储存后面输入的序列，以及提供以前接收到的接收序列。但是当信道干扰很大时，译码器搜索时间很长，这时就可能引起缓存器溢出。因此，在Fano算法中，译码错误概率不是主要的问题，而缓存器溢出却是一个主要的问题。

毛淑华等人在文章“一种基于分支度量标准的新卷积码译码算法”(《云南大学学报(自然科学版)》，2010,32(SI)：376～378)中提出了一种门限可调的序列译码算法，来克服缓存器溢出的难题。该算法使用了新的分支度量，并通过发送特定的导频序列来估计噪声大小来调整门限电平。该方法存在的不足之处是，它插入了导频，降低了信息速率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种降低Fano算法译码器堆栈溢出概率的方法，仅仅增加少量计算，以很小的性能损失，便能显著减少Fano算法译码在信道干扰较大时的搜索平均次数和最大次数，从而提高译码速度并降低堆栈溢出概率。

实现本发明目的的具体思路，一是增加观测距离来筛选出最优节点，以降低译码器进入错误路径的概率；二是判断特定点的可靠性来修正其Fano度量，以降低译码器离开正确路径的概率。

本发明实现上述目的具体步骤如下：