CN105680988B - 一种延迟可调的编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字通信和数字存储领域，公开了一种延迟可调的编码方法，包括步骤：一、配置延迟参数B,B为正整数。二、取长度为BK的信息序列u ^(t)，该序列经过分组后变为其中的长度为正整数K。三、利用线性分组码编码器将信息序列u ^(t)编码为码字v ^(t)，得到总长度为BN的符号序列并存放在寄存器I中，其中的长度为正整数N。四、设置其中Π(v ^(t‑1))是将v ^(t‑1)利用交织器∏符号交织后得到的码字，Π(v ^(t‑1))存放于寄存器II中。将送入交织器∏进行交织，并将交织后的序列写入寄存器II。本方法步骤简单，实现方便，复杂度低，可在不改变线性分组码的基本的编译码硬件模块的情况下，通过简单配置，在保证码率固定的情况下，满足不同延迟，可实现延迟和性能之间的折衷。

Description

一种延迟可调的编码方法

技术领域

本发明属于数字通信和数字存储领域，特别涉及一种延迟可调的编码方法。

背景技术

近期，International Mobile Telecommunications(IMT)发布了5G蓝图，5G网络有望在2020年左右实际部署展开。5G网络将为广为存在的实体提供服务，其中包括人，汽车和机器。除传统的声音、多媒体和数据下载服务外，5G网络的服务还将覆盖控制机器，虚拟现实，交通安全信息广播等。目前，华为技术有限公司(以下简称华为)已经定义5G应支持的15个典型应用场景，包括海量连接的物联网、汽车、医疗、工业自动化机器人，以及自动驾驶、超高清视频、虚拟现实等场景。显然，由于不同应用的本质差别，它们对性能需求也千差万别。譬如在交通网络中，道路安全应用的延迟要求将高于车载娱乐节目。基于以上愿景，我们预期5G网络需要在物理层配置多种编码方案，提供可选的信息长度、延迟和码率。

一种直接的实现方式是对不同的场景设计并实现不同的编码方式。然而，这将不可避免的增加硬件复杂度。因此，亟需设计一类具有多种编码参数且可用相同的编译码架构实现的编码方案。速率兼容码和多码率码部分满足这一要求。速率兼容码通常通过对母码进行打孔、缩短或者扩展来构造，它具有的特点如下：1)信息长度固定，2)不同的码率具有不同码长。与之相比，多码率码的特点如下：码率可变，码长固定。从上面可以看出，速率兼容码和多码率码的码率都不是固定的，这使得他们不适用于一些应用场景。比如，当信源的信息速率不变，而用户端对于延迟要求可调节时，目前存在的这两种编码方法都不满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中的不足，提供一种延迟可调的编码方法。本发明采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一、配置延迟参数B,B为正整数。寄存器I和寄存器II中存放全零序列。

步骤二、取长度为BK的信息序列u ^(t)，该序列经过分组后变为其中的长度为正整数K。具体地，步骤二中所述的分组过程如下：将长度为BK的二进制bit序列，分成B组，每组长为K，再按先后顺序将B组bit序列输入到编码器。

步骤三、利用线性分组码编码器将信息序列u ^(t)编码为码字v ^(t)，得到总长度为BN的符号序列其中的长度为正整数N。该步骤中所述线性分组码编码器是任意的线性分组码编码器。

步骤四、设置其中∏(v ^(t-1))是将v ^(t-1)利用交织器∏符号交织后得到的码字；将送入交织器∏进行交织，并将交织后的序列写入寄存器II；最后将寄存器II中的序列∏(v ^(t-1))读出并与v ^(t)叠加构成t时刻要发送的码字c ^(t)。该步骤中所述的加法运算“”按有限域加法运算。所述交织器∏为行列分组交织器，行列分组交织器通过将上一时刻的输入符号按行填充到BN的矩阵，然后按列从矩阵读出，实现交织的过程。

需要特别提出地是，除本发明所提供的实施例中提及的编码种类外，所有的线性分组码都可以作为本发明所公开的编码方法的基本码。即本发明所公开的编码方法适用于所有的线性分组码，包括但不限于二元低密度一致校验码(LDPC)编码器，多元低密度一致校验码(NBLDPC)编码器，里德-所罗门码(RS)编码器和BCH编码器等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明方法步骤简单，与线性分组码具有本质相同的编译码硬件模块，实现方便，便于推广使用。本发明可以很容易的配置从而满足不同的延迟要求并保证码率固定。与传统的速率适应码或者多码率码相比，实现了码率的固定，同时码长也实现了可以调节。本发明还提供了一种延迟和编码增益的折中，码长和能量的折衷。可以满足多种延迟需求但仅仅增加很少的额外复杂度，更重要的是，在更长的时延允许下，可以获得更多的编码增益，为运营商和用户提供多选择可调节的服务。

附图说明

图1为延迟可调的编码方法的连接示意图。

图2为延迟可调的编码方法的行列分组交织器∏交织过程示意图。

图3为延迟可调的多元低密度一致校验码(NBLDPC)的编码方法示意图。

图4为延迟可调的多元低密度一致校验码(NBLDPC)的译码方法示意图。

图5为延迟可调的多元低密度一致校验码(NBLDPC)的编码方法当B取值不同时的性能图。

具体实施方式

在无线通信中，发送端的信号经过编码与调制后送入信道，接收端采用相应的解调方式与滑窗译码算法来恢复信号。采用本发明方法，可以满足不同应用场景下的不同延迟需求。

实施例1

需设计的延迟可调的多元低密度一致校验码(NBLDPC)编码方法，在硬件系统允许的情况下，包括寄存器长度和交织器宽度适用时，基于同一个硬件架构，可配置多个延迟参数B，此时码长为BN，其中B＝{2,3,4,5,8}，该编码方法的设计如图3所示包括以下步骤：

给定一个定义在GF(64)上的多元低密度一致校验码(NBLDPC)。

步骤一、配置延迟参数B，B＝{2,3,4,5,8}。寄存器I和寄存器II中存放全零序列。

步骤二、取长度为BK的信息序列u ^(t)，该序列经过分组后变为其中的长度为K＝10。

步骤三、利用NBLDPC编码器将信息序列u ^(t)编码为码字v ^(t)，得到总长度为BN的符号序列并存放在寄存器I中，其中的长度为N＝20。

步骤四、设置其中∏(v ^(t-1))是将v ^(t-1)利用交织器∏符号交织后得到的码字。具体实施方法为，先将编码后的码字写入寄存器Ⅰ，再送入交织器∏，交织器∏为行列分组交织器，行列分组交织器通过将上一时刻的输入符号按行填充入BN的矩阵，然后按列从矩阵读出，实现交织的过程。再将交织后的上一时刻的符号写入寄存器Ⅱ，最后从寄存器Ⅱ读出并与这一时刻的符号进行叠加，得到码字c ^(t)。

步骤五、将码字c ^(t)调制后发送到信道，接收端接收到的序列为y ^(t)。

步骤六、采用滑窗译码算法，通过NBLDPC译码器、VPN和CPN间互相传递和处理信息来译码。用虚线框出的两个连续的层来译码，此时译码延迟为2BN。

仿真结果见图4。从图4可见，在误比特率为10^-4时，B＝2相比于B＝1的情况获得了大约0.25dB的性能增益。同样误比特率的情况下，B＝3相比于B＝1的情况获得了大约0.75dB的性能增益。同样误比特率的情况下，B＝4相比于B＝1的情况获得了大约0.85dB的性能增益。同样误比特率的情况下，B＝5相比于B＝1的情况获得了大约1.0dB的性能增益。同样误比特率的情况下，B＝8相比于B＝1的情况获得了大约1.25dB的性能增益。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更已经等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种延迟可调的编码方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、配置延迟参数B,B为正整数，寄存器I和寄存器II中存放全零序列；

步骤二、取长度为BK的信息序列u ^(t)，该序列经过分组后变为其中的长度为正整数K；

步骤三、利用线性分组码编码器将信息序列u ^(t)编码为码字v ^(t)，得到总长度为BN的符号序列并存放在寄存器I中，其中的长度为正整数N；

步骤四、设置其中∏(v ^(t-1))是将v ^(t-1)利用交织器∏符号交织后得到的码字，∏(v ^(t-1))存放于寄存器II中；将送入交织器∏进行交织，并将交织后的序列写入寄存器II；最后将寄存器II中的序列∏(v ^(t-1))读出并与v ^(t)叠加构成t时刻要发送的码字c ^(t)。

2.根据权利要求1所述的一种延迟可调的编码方法，其特征在于：步骤三所述线性分组码编码器是任意的线性分组码编码器。

3.根据权利要求1所述的一种延迟可调的编码方法，其特征在于：步骤四中加法运算按有限域加法运算。

4.根据权利要求1所述的一种延迟可调的编码方法，其特征在于：步骤四所述交织器∏为行列分组交织器，行列分组交织器通过将上一时刻的输入符号按行填充到BN的矩阵，然后按列从矩阵读出，实现交织的过程。