CN110830052A - 一种超低码率内部交织卷积编码译码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了作为一种超低码率内部交织卷积编码方法，包括(1)将字节转换为组；(2)将组依次输入移位寄存器；(3)抽取移位寄存器抽头，利用抽头值计算校验组；(4)生成最后编码字节流，所述编码字节流中构成组的信息字节排列在前，构成校验组的校验字节排在所述信息字节之后。内部交织卷积编码码率超低，复杂度低，接近shanoon极限，提供了充分的灵活性，可为高码率和超低码率(1/16‑1/30)场景提供优良的性能。

Description

一种超低码率内部交织卷积编码译码方法
技术领域
本发明涉及信道编码，尤其是超低码率内部交织卷积编码译码方法。
背景技术
信道编码是在信息码中增加一定数量的多余码元，使它们满足一定约束关 系，由信息码元和监督码元构成一个由信道传输的码字。一旦由于物理介质的 干扰和无法避免噪声引起的传输错误，信息码元和监督码元间的约束关系将被 破坏，在接收端按照既定的规则校验这种约束关系，从而达到发现和纠正错误 的目的。
信道编码是通信系统中获得增益的最重要部分，传统信道码如LTE的Turbo 码、码卷积是为0dB以上信噪比设计，码率最小为1/3，更低码率需靠重复获 得，该种码在码长较小时，离shanoon极限有很大距离。
发明内容
基于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种超低码率、低复杂度、接近 shanoon极限、应用灵活的内部交织卷积编码译码方法。
本发明实施例采用的技术方案如下：
作为一种超低码率内部交织卷积编码方法，本发明的一个实施例包括：
(1)将字节转换为组；
(2)将组依次输入移位寄存器；
(3)抽取移位寄存器抽头，利用抽头值计算校验组；
(4)生成最后编码字节流，所述编码字节流中构成组的信息字节排列在前， 构成校验组的校验字节排在所述信息字节之后。
进一步地，所述抽头为从移位寄存器中抽取的组，所述抽头值为从移位寄 存器中抽取的组的值，抽取的组的个数和位置由系统配置参数决定。
进一步地，利用所述抽头值计算校验组的方法包括：
(3-1)将抽头值进行非二进制卷积运算获得第一个校验组；
(3-2)对所述抽头按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行非二进制 卷积运算获得第二个校验组；
(3-3)对步骤(3-2)中的组按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行 非二进制卷积运算获得下一个校验组，依次类推，直至获得整个校验组。
进一步地，利用本地交织器对组按字节交织生成新的组。
进一步地，按字节交织生成的新的组的字节地址可查表获得。
进一步地，校验组个数为k时，编码码率为1/(1+k)。
作为一种超低码率内部交织卷积译码方法，本发明的一个实施例为对校验组 进行非二进制迭代译码获得组。
进一步地，对校验组进行非二进制迭代译码时，每次译码获得组的个数相同。 进一步地，相邻次译码获得的组的起始组相邻，前一次译码获得的组的起始 组在前。
进一步地，同一次译码获得的组的序号相隔一位。
本发明实施例可实现的积极有益技术效果包括：内部交织卷积编码码率超 低，复杂度低，接近shanoon极限；提供了充分的灵活性，可为高码率和超低 码率(1/16-1/30)场景提供优良的性能；本地交织复杂度低，易于实现，非 二进制迭代译码可避免复杂的交织处理，复杂度低。
本发明的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所 述附图通过示例说明本发明的原理。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明实施例提供的组与字节关系图；
图2为本发明实施例提供的超低码率内部交织卷积编码过程示意图。
图3为本发明实施例提供的最后的编码字节流结构示意图；
图4为本发明实施例提供的迭代译码流程示意图；
图5为本发明实施例提供的对校验组进行非二进制迭代译码过 程示意图；
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互 相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似 目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类 似特征中的一个例子而已。
一种超低码率内部交织卷积编码方法，包括步骤：
(1)将字节转换为组；
(2)将组依次输入移位寄存器；
(3)抽取移位寄存器抽头，利用抽头值计算校验组；
(4)生成最后编码字节流，所述编码字节流中构成组的信息字节排列在前， 构成校验组的校验字节排在所述信息字节之后。
一个组由多个字节构成，作为实施例，如图1所示，一个组(group)由4 个字节(bit)构成，字节bit0、bit1、bit2、bit3构成组group0，字节bit4、bit5、 bit6、bit7构成组group1，依次类推，n个bit构成n/4个group。
将组依次输入移位寄存器，移位寄存器初始值为最后几个组的值。每次移 位，从移位寄存器中抽取组作为抽头，抽取的组的值为抽头值，抽取的组的个 数和位置由系统配置参数决定。
利用所述抽头值计算校验组的方法包括：
(3-1)将抽头值进行非二进制卷积运算获得第一个校验组；
(3-2)对所述抽头按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行非二进 制卷积运算获得第二个校验组；
(3-3)对步骤(3-2)中的组按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进 行非二进制卷积运算获得下一个校验组，依次类推，直至获得整个校验组。
作为实施例，如图2所示，从移位寄存器中抽取组ga、gb、gc、gd作为抽 头，对ga、gb、gc、gd的值进行非二进制卷积运算获得第一个校验组p_g0； 对ga、gb、gc、gd按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行非二进制卷 积运算获得第二个校验组p_g1；重复对前一步骤的组按字节交织生成新的组， 并将新生成组的值进行非二进制卷积运算获得下一个校验组，依次类推，直至 获得k个校验组。非二进制卷积运算和按字节交织均为现有运算，本申请不另 做过多描述。
如图3所示，最后的编码字节流由g、p_g0、p_g1、p_g2、…、p_gk-1构成， 构成组g的信息字节排列在前，构成校验组p_g0、p_g1、p_g2、…、p_gk-1 的校验字节排列在后。校验组个数为k时，所述编码码率为1/(1+k)。
交织器是信道编码性能的关键，一般的交织器做全局交织，即只采用一个 交织器进行全部字节交织，复杂度高，不利于实现。本申请利用本地交织器对 组按字节交织生成新的组，本地交织器个数不止一个，可大大降低编译码的复 杂度，同时可成倍提高约束深度，有利于提升编码性能。需生成k组校验码流 时，至少需要k个本地交织器，本地交织器以字节为单位交织，交织后的字节 地址可查表获得。作为实施例，抽头的个数为4，非二进制组的长度为4字节， 交织过程以字节为单位交织，4个抽头，对应4个组和16个字节，16个字节 交织后的字节地址可通过下表查询得到。
Figure BDA0001756611140000051
一种超低码率内部交织卷积译码方法，译码过程为对校验组进行非二进制 迭代译码获得组，迭代译码流程如图4所示。对校验组进行非二进制迭代译码 时，每次译码获得组的个数相同；相邻次译码获得的组的起始组相邻，前一次 译码获得的组的起始组在前；同一次译码获得的组的序号相隔一位。本发明提 出了advanced check node(A_C)概念，不同于传统Belif-propagation(BP) 算法，advanced check node除使用非二进制校验译码算法外，还需做一次本 地迭代译码。在A_C内部，在不同校验组之间做迭代运算，每一个迭代元算之 间交换外信息(需交织处理)，其中非二进制校验字节处理可采用trellis min-sum 等非二进制译码算法。
作为实施例，如图5所示，对校验组p_g0、p_g1、p_g2、…、p_gk-1进 行非二进制迭代译码(advanced check node,A_C),第一次译码获得组g0、g2、 g4，第二次译码获得组g1、g3、g5，第三次译码获得组g2、g4、g6，…，每次 译码获得的组的个数均为3，相邻次译码获得的组的起始组相邻(第一、二次 译码获得的组的起始组g0、g1相邻)，前一次译码获得的组的起始组在前(g0在 g1之前)，同一次译码获得的组的序号相隔一位(第一次译码获得的组g0、g2、 g4的序号相隔一位)。
本发明的不同方面、实施例、实施方式或特征能够单独使用或任意组合使 用。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中 披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何 新的组合。

Claims (10)

1.一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于包括：
(1)将字节转换为组；
(2)将组依次输入移位寄存器；
(3)抽取移位寄存器抽头，利用抽头值计算校验组；
(4)生成最后编码字节流，所述编码字节流中构成组的信息字节排列在前，构成校验组的校验字节排在所述信息字节之后。
2.根据权利要求1所述的一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于，所述抽头为从移位寄存器中抽取的组，所述抽头值为从移位寄存器中抽取的组的值，抽取的组的个数和位置由系统配置参数决定。
3.根据权利要求1所述的一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于，利用所述抽头值计算校验组的方法包括：
(3-1)将抽头值进行非二进制卷积运算获得第一个校验组；
(3-2)对所述抽头按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行非二进制卷积运算获得第二个校验组；
(3-3)对步骤(3-2)中的组按字节交织生成新的组，并将新生成组的值进行非二进制卷积运算获得下一个校验组，依次类推，直至获得整个校验组。
4.根据权利要求3所述的一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于，利用本地交织器对组按字节交织生成新的组。
5.根据权利要求4所述的一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于，按字节交织生成的新的组的字节地址可查表获得。
6.根据权利要求1所述的一种超低码率内部交织卷积编码方法，其特征在于，校验组个数为k时，编码码率为1/(1+k)。
7.一种超低码率内部交织卷积译码方法，其特征在于，所述译码过程为对校验组进行非二进制迭代译码获得组。
8.根据权利要求7所述的一种超低码率内部交织卷积译码方法，其特征在于，对校验组进行非二进制迭代译码时，每次译码获得组的个数相同。
9.根据权利要求7所述的一种超低码率内部交织卷积译码方法，其特征在于，相邻次译码获得的组的起始组相邻，前一次译码获得的组的起始组在前。
10.根据权利要求7所述的一种超低码率内部交织卷积译码方法，其特征在于，同一次译码获得的组的序号相隔一位。
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