[发明专利]基于拉丁方阵的无速率Spinal码的编译码方法

说明书

本发明公开了一种基于拉丁方阵的无速率Spinal码的编译码方法，本发明的步骤为：生成初始序列；生成状态序列；使用重复Hadamard矩阵对状态序列进行编码；生成奇偶校验比特序列；生成所有可能状态码组集合；生成可能初始码组集合；生成全连接网格图；对所有可能状态码组集合进行译码；译码器选取译码结果；判断译码序列与初始序列是否相同；输出译码器选取的译码序列。本发明使用拉丁方阵，将初始序列中的每个初始码组与其相邻的一个初始码组映射成一个与初始码组长度相同的状态码组，从而减少译码计算量，降低了译码复杂度，提高了译码效率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信信道编码技术领域中的一种基于拉丁方的无速率Spinal码的编译码方法。本发明可用于对无速率Spinal码进行编译码。

背景技术

无速率Spinal码是一种在时变信道无线网络中适用的无速率编码，是一种逼近香农容量限适于无线通信的好码。无速率Spinal码的核心是对输入信息比特连续使用伪随机哈希函数结合星座点映射函数来产生传输符号信息，哈希函数的伪随机特性使得无速率Spinal码在低信噪比时仍然保持较优的抗干扰性能。现有的无速率Spinal码译码方法为Bubble译码，该算法是基于树搜索的最大似然译码方案。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“一种无速率Spinal码的前向堆栈译码方法”(申请日：2015年05月09日，申请号：201510233300.9，公开号：CN 104821863A)中公开了一种无速率Spinal码的前向堆栈译码方法。该发明设计了一种近似最大似然译码算法，译码方法的核心是，最大似然译码器从编码器初始哈希状态所代表的根节点扩展的译码树进行分段的树搜索，基于堆栈译码，找到最优路径，该发明适用于不同信道条件下的无速率Spinal码的译码，可用于无线网络通信中对抗复杂时变信道，实用性强，便于推广使用。但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于该方法使用近似最大似然译码算法进行分段的树搜索，会使哈希状态序列长度随着译码树深度的增加呈指数增长，无疑增加译码的计算量，增加了译码成本。

Weiqiang Yang等人在其发表的论文“Two-way spinal codes”(IEEEInternational Symposium on Information Theory(ISIT),2016,1919-1923)中提出了一种无速率Spinal码的双向编译码方法。该方法首先把信源发送的信息序列分段，利用哈希函数对信息分段序列从前到后依次映射得到前向状态序列，同时对该分段序列从后到前依次映射得到后向状态序列，对状态序列通过映射函数产生编码序列，使编码序列携带有分段序列的全部信息，同时该方法使用双向迭代译码算法，在译码过程中能够更好的进行错误纠正。但是，该方法仍然存在的不足之处是，信息序列利用哈希函数映射得到前向状态序列和后向状态序列过大，增加了译码得到状态序列的难度，使译码的复杂度较高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于拉丁方阵的无速率Spinal码的编译码方法。

实现本发明目的的思路是，使用拉丁方阵，将初始序列中的每个初始码组与其相邻的一个初始码组映射成一个与初始码组长度相同的状态码组，通过此方法减少译码时的计算量，使用重复Hadamard编码函数对状态码组组成的状态序列进行编码，在信道接收端，将拉丁方阵映射关系表述为一个全连接网格图对接收到的状态序列进行译码。

本发明的具体步骤包括如下：

(1)生成初始序列：

将三种码组长度相同的初始码组组成初始序列；

(2)生成状态序列：

(2a)使用拉丁方阵，将初始序列中的每个初始码组与其相邻的一个初始码组映射成一个与初始码组长度相同的状态码组；

(2b)将所有的状态码组组成状态序列；