CN106341211B - 一种针对多种信道环境的自适应译码方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对多种信道环境的自适应译码方法，包括：根据突发错误位置比特电平变化范围大的特点，通过阈值设定对电平变化较大的比特进行搜索，若找到符合条件的比特，则说明有突发错误产生，并记录下比特电平大于阈值的位置作为突发错误位置的预判断值传入算法中，否则，表示未出现突发错误，信道符合高斯白噪声信道特点；对所需的译码算法进行选择，选择针对高斯白噪声信道的RiBM算法或者选择针对突发错误的RiBC算法；对于两算法都需要的相同的硬件模块进行直接复用，将KES模块实现两种不同的算法的结构的复用。本发明能够在一定程度上降低电路面积，同时提高算法的自适应性以提高译码性能。

Description

一种针对多种信道环境的自适应译码方法

所属技术领域

本发明属于差错控制编码领域，涉及一种译码方法。

背景技术

随着科技的进步和发展，信息交换日益频繁，继而通信技术得到不断的发展壮大，通信现已能克服对空间和时间的限制，通信技术正向着数字化、综合化、智能化等方向快速地发展。信息通过通信系统来传输，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统内传输的基带信号是模拟信号，数字通信系统内所传输的基带信号是数字信号。相比于模拟通信，数字通信具有抗干扰能力强、灵活性高、便于集成化、可实现高质量的远距离通信、易于加密等优点，且随着卫星通信和光纤通信等的逐步成熟，数字通信得到迅猛发展，应用范围越来越广，已成为现代通信的主要传输方式，并且有逐渐取代模拟通信的趋势。而在数字通信中，差错控制编码技术保障了传输码字在传输过程中的正确性，同样也受到了广泛研究。差错控制编码通过引入适量冗余校验位，对信息进行检错并纠错，即可以提高数据传输的可靠性，同时也最为经济。因此，差错控制编码已经成为现代通信系统中的重要组成部分，地位极其显著，具有重要的研究意义和价值。作为一种重要的差错控制码，RS码具有纠错能力强，构造简单等特点，并已广泛应用于数据存储、数字视频广播、深空探测、无线通信、无线城域网等诸多领域。

RiBM作为RS码中较为经典的译码方式，在理想的高斯白噪声信道模型下，有着较理想的译码性能，然而随着对信道模型的研究，信道模型越来越复杂，越来越与实际信道环境相契合，而在理想状态下较为理想的RiBM算法在更贴近实际的信道环境中性能有所下降。而下降的一个重要原因则是实际信道中由于受到射频干扰而出现的连续位置出错的现象，该现象在理想的高斯白噪声信道模型中并未有所体现，因此，针对信道中长连续突发错误的译码方法受到高度关注，得到了进一步的研究。

2012年由Y.Wu等人根据BM算法的迭代理论基础提出了BCA(Burst-errorCorrectingAlgorithm)算法，该算法是在假设突发错误位置的基础上继续进行迭代，求解随机错误位置，并利用随机错误位置的特点来确定假设的突发错误位置是否正确，最终来确定所有错误位置(包括突发错误和随机错误)。此后，Z.Wang等人根据该算法将BCA以及针对擦除信道的译码算法EEC的硬件电路结构进行有效融合，提出了融合算法硬件电路架构。

然而以上针对长突发错误的译码算法的研究都仅局限于硬判决译码算法，并未与信道中的软判决信息相结合，译码性能受到限制，并且，虽然融合算法的架构得到了提出，但并未与实际信道环境相结合，缺乏实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够针对信道环境自动改变译码方式并能利用信道软判决译码信息的RS软判决译码方法。本发明将针对突发错误的译码算法RiBC与针对理想高斯白噪声信道的译码算法RiBM同时集成于一个软判决译码算法中，对于未知的信道以及码字，首先利用信道中的软判决信息对码字中是否出现突发错误进行判断，根据判断结果再进一步分析和确定使用哪种译码算法电路进行译码操作，在硬件电路方面也通过算法间的相似结构复用得到了简化。具体的技术方案如下：

一种针对多种信道环境的自适应译码方法，包括下列的几个方面：

(1)根据突发错误位置比特电平变化范围大的特点，通过阈值设定对电平变化较大的比特进行搜索，若找到符合条件的比特，则说明有突发错误产生，将Ctrl信号置为1，并记录下比特电平大于阈值的位置作为突发错误位置的预判断值传入算法中，否则，则将Ctrl信号置为0，表示未出现突发错误，信道符合高斯白噪声信道特点。

(2)根据信道中的软判决信息，通过排序，找出最不可靠的η个不可靠位置点，并对这些位置赋值2个硬判决值，即最可靠硬判决值与第二可靠硬判决值，对其他位置赋值1个硬判决值。

(3)根据判断的Ctrl值，对所需的译码算法进行选择，若Ctrl＝0，选择针对高斯白噪声信道的RiBM算法作为算法核心进行译码操作，相应的硬件模块被激活使用；而当Ctrl＝1时，选择针对突发错误的RiBC算法作为算法核心进行译码操作，相应的硬件模块被激活使用，以完成译码工作；

(4)硬件电路方面，对于两算法都需要相同的校验子计算模块SC，校验子更新模块SU，多项式选择模块PS，以及钱搜索福尼算法模块CSEE，进行直接复用，与此同时，两算法的关键多项式求解模块KES都是由相同的PE单元组成，只是使用PE单元的个数不同，通过改动，将KES模块实现两种不同的算法的计算要求，实现结构的复用。

本发明将针对突发错误的RiBC算法和针对一般高斯白噪声信道的RiBM算法的融合，并在一定程度上降低电路面积，同时提高算法的自适应性以提高译码性能。

附图说明

图1 自适应译码方法架构图

图2 KES模块中第3t个PE1单元

图3 PE1单元的结构图

具体实施方式

整个算法的结构流程如图1所示，下面结合图1描述算法的流程

(1)当检测到Ctrl信号为0时，则激活虚线箭头所表示的过程，即基于RiBM算法的软判决算法，并同时激活相应的校验子计算模块，校验子更新模块，关键多项式求解模块，多项式选择模块以及钱搜索福尼算法模块。

(2)若检测到Ctrl信号为1时，则激活实现箭头所表示的过程，即基于RiBC算法的软判决算法，并同时激活图中所有模块。

(3)激活所需模块和过程后，将信道中的软判决信息传入算法中，其中包括软判决译码算法所需的不可靠位置以及所赋的判决值，以及突发错误中所需要的突发错误位置预判断值，最终实施已激活的相应算法流程，得到最终结果。

需要注意的是，架构图中方框内的模块为该算法所基于的硬判决的运算模块，而方框外的校验子计算模块，校验子更新模块，多项式选择模块以及钱搜索福尼算法模块均属于软判决算法中所需模块，是两算法所共同需要的。

在硬件结构方面，由于与软判决算法相关的校验子计算模块，校验子更新模块，多项式选择模块与钱搜索福尼算法模块是相同的，因此将该4个模块进行直接复用，同时，发现两算法的关键多项式求解模块均使用相同的PE单元组成，只是PE单元模块的个数不同，RiBC需要(4t+2β)个PE单元，而RiBM只需要(3t+1)个PE单元，因此，为了保证算法的正常运行，则至少需要(4t+2β)个PE单元，在此基础上，由于RiBM所需的PE单元较少，则只需在RiBC的架构中截取适当个数PE单元使用即可完成RiBM的KES模块功能。在RiBC架构当中的第3t个PE单元的输入加以路选器，并接受Ctrl信号的控制，当Ctrl＝0时，表示无连续突发错误产生，输入0以将之后的PE单元隔离，从而处于工作中的PE单元保证只有(3t+1)个，以完成RiBM的算法流程，而当Ctr＝1时，表明出现突发错误，将第3t个PE单元的输入接在第(3t+2)个PE单元的输出上，则所有(4t+2β)个PE单元都处于工作状态，模块处于RiBC状态。第3t个PE单元的具体输入形态如图2所示，而PE单元内部的具体电路结构则如图3所示，其中图2中PE单元中的两方框对应图3中两触发器中的初始化值。

Claims (1)

1.一种针对多种信道环境的自适应译码算法，包括下列的几个方面：

(1)根据突发错误位置比特电平变化范围大的特点，通过阈值设定对电平变化较大的比特进行搜索，若找到符合条件的比特，则说明有突发错误产生，将Ctrl信号置为1，并记录下比特电平大于阈值的位置作为突发错误位置的预判断值传入算法中，否则，则将Ctrl信号置为0，表示未出现突发错误，信道符合高斯白噪声信道特点；

(2)根据信道中的软判决信息，通过排序，找出最不可靠的η个不可靠位置点，并对这些位置赋值2个硬判决值，即最可靠硬判决值与第二可靠硬判决值，对其他位置赋值1个硬判决值；

(3)根据判断的Ctrl值，对所需的译码算法进行选择，若Ctrl＝0，选择针对高斯白噪声信道的RiBM算法作为算法核心进行译码操作，相应的硬件模块被激活使用；而当Ctrl＝1时，选择针对突发错误的RiBC算法作为算法核心进行译码操作，相应的硬件模块被激活使用，以完成译码工作；

(4)硬件电路方面，对于两算法都需要相同的校验子计算模块SC，校验子更新模块SU，多项式选择模块PS，以及钱搜索福尼算法模块CSEE，进行直接复用，与此同时，两算法的关键多项式求解模块KES都是由相同的PE单元组成，只是使用PE单元的个数不同，通过改动，将KES模块实现两种不同的算法的计算要求，实现结构的复用。