一种提高正交频分复用环境中编码性能的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提高正交频分复用环境中编码性能的方法及系统，该方法包括将待发送数据划分为多个有效信息块，按照所述正交频分复用环境的信道，为所述有效信息块分配位置，并将预先生成的全局已知的导频信息块插入到所述有效信息块中；对所述导频信息块在内的所有信息块进行编码，其中对所述有效信息块进行编码，生成有效编码符号，对所述导频信息块进行编码，生成导频编码符号；按照所述正交频分复用环境的信道分配规则，将所述有效编码符号分配到所述正交频分复用环境的数据子信道中；对所述有效编码符号与所述导频编码符号进行解码，解码进行到最后一个层次后，进行回溯过程，选择路径度量值最小的路径，回溯输出所述路径上对应的信息块值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及无速率编码（ratelesscode)和正交频分复用的rthogonal 化equen巧-DivisionMultiplexing,W下简称0抑M)领域，特别设及一种提高正交频分复 用环境中编码性能的方法及系统。
技术介绍
随着移动互联网的快速发展，用户对高速率无线网络的需求增加，由于无线信道 中存在信号衰减，噪声，多径衰退，干扰等现象，整体信道状况呈现出时变性，一般系统都通 过速率调节的方式来克服该种信道时变性对整体无线系统的性能影响，速率调节方法的基 本思想是根据信道状况采用不同冗余度的编码调制方法，对应不同的速率，进行数据传输， 在信道状况良好的情况下，采用低冗余度的编码调制方法W提高有效信息的比率，而通过 高冗余度的编码调制方法W提高系统在信道状况恶劣情况下的成功率，速率调节方法的核 屯、在于信道估计和速率的分配。目前常见的信道估计方式有基于时间窗口内的数据包或侦 测包的传输成功/失败率来估计；通过反馈帖和发送帖的对比来估计等。该些信道估计方 法需要折衷考虑精确性和额外开销，两者不可兼得，同样由于无线系统中速率的取值是个 离散集合，无论采取何种速率分配算法，都无法达到当前无线环境中所允许的速率极限。rateless编码是一种崭新的速率调节思想，其基本思想如下；对于待发送数据， 发送端使用一定的编码算法持续地产生编码符号并发送，接收端则使用累积接收到的所有 符号进行解码，接收端一旦成功解码，则发送一个确认数据帖（ACKnowledgement，ACK)W 指示发送端完成本次传输，当信道状况良好时，接收端只需积累少量符号即可成功解码，而 信道状况恶劣时，只需多接收一些编码符号W进行解码，只要每次传输的编码符号中的信 息比足够，rateless编码就可W精确实现当前信道环境下的最大传输速率，由于无需显式 的信道估计，rateless编码方案无需承担用W实现信道估计而带来的消耗，其反馈信息在 理论上也只需1比特用W表征解码正确或放弃解码。Ratelessspinal编码是一种高效的rateless编码的实现，Ratelessspinal编 码是一种非线性随机编码，其基本思想如下；将原始信息等分为多个小信息块，选择一个初 始状态，迭代应用哈希函数为每个小信息块生成一个状态，该些状态各自定义了一个伪随 机数生成器实例，用该个伪随机数生成器生成码字并通过星座映射函数（constellation mapping化nction)将码字转化为编码符号进行传输，顺序使用哈希函数增大了两个不同 信息产生的编码符号之间的距离，提高了编码抵抗噪声的能力，解码过程同样利用了编码 的顺序结构，状态及状态间的转移构成了一个树形结构，不同的信息序列构成了不同的从 根到叶子的路径，解码过程即在状态树中查找最短路径，树的边都对应一个信息块W及相 应的编码符号，边的度量值即编码符号与接收符号的距离值，最优解码算法是最大似然方 法，即在整棵状态树中捜索最短路径，其复杂度为指数级，Ratelessspinal编码的标准解 码算法b址!bledecoder使用束捜索化earnsearch)W逼近最大似然方法，在保持解码性 能的同时达到多项式时间解码复杂度，在理论上，ratelessspinal编码在二进制对称信 道炬inarySymmetricQiannel，BSC)和加性高斯白噪声信道（AdditiveWhiteGaussian Noise化annel，AWGNC)上可W逼近信道容量，具有良好的应用前景。 目前多数无线通信系统如IE邸802. 11系列、WiMax、LTE等都采用正交频分复用 (OFDM)技术作为调制技术，OFDM能有效地抵抗道多径衰落造成的符号间干扰等问题，其每 个子信道都可W看成是平坦性衰落，（FDM中的不同频率部分称为不同的子信道（subband 或subcarrier)，按照子信道中承载的符号的作用可W分为数据子信道（datasiAband)、导 频子信道（pilotS化band)和保护子信道（guardS化band),数据子信道用于承载有效编码 符号，是实际信息数据的承载者，导频子信道承载全局预定义的符号，用于辅助信道估计和 信道均衡等过程，保护子信道即OFDM中不用于数据传输的子信道，主要用于减小相邻信道 干扰（AdjacentChannelInte;rference，ACI)，由于本专利技术不设及保护子信道，故下文在提 及OFDM时不考虑保护子信道。 具体使用OFDM技术需要考虑到OFDM的子信道的频率多样性（化equency diversity)问题，即（FDM中不同子信道（也就是不同频率段）上的信道质量不一致，甚至 可能相差很大，而ratelessspinal编码的设计假设每个符号都经历了相同质量的信道，并 未考虑在多个不同质量的子信道下传输符号的情况，默认情况下，编码调制后的符号是按 顺序存放在OFDM的数据子信道中，该样，一个OFDM数据帖中处于信道质量较差的子信道中 的多个符号可能会严重偏离原本符号，在使用束捜索进行spinal解码时，捜索路径会从状 态树的根节点出发向叶子节点一层一层扩展，在状态树的每一层次，解码器只会保存固定 大小的具有较低路径度量的候补捜索路径，W将复杂度从指数级降低到多项式级，该种情 况下，某一层次的严重偏离会使得正确路径对应的边上的度量值变大，包括该边的捜索路 径的路径度量都会变大，从而会加大正确路径被剔除出候补捜索路径的概率，OFDM数据帖 中每个OFDM符号的同一个子信道可W当作是具有相同的信道质量，即同时有多个符号经 历到恶劣的信道环境，该就说明一个解码过程中可能有多个层次的符号都严重偏离原始编 码符号，该也就加大了正确编码路径被剔除出候补捜索路径的概率，从而也就加大了解码 失败的概率，又解码结构不存在回溯过程，无法矫正候补捜索路径的取值，所W，在OFDM环 境中使用ratelessspinal编码时，会有大幅度的性能下降。 综上所述，在OFDM环境中使用ratelessspinal编码时，需要一种方法W减轻 OFDM的频率多样性问题带来的影响。 专利技术专利"一种利用导频信息提高译码效率的编译码方法及其装置"，该专利技术公开 了一种利用导频信息提高译码效率的编译码方法及其装置，将导频序列均匀插入到编码前 的信息序列中，采用纠错码对上述信息序列进行纠错编码；编码后的信息序列经过IFFT变 换后生成0FDMA符号，发送给接收端；接收端将接收到的信息序列经过FFT变换后，得到发 送端编码后的信息序列对应的软信息；根据导频序列的取值将导频序列插入信息序列的位 置设为对应的软信息值；将信息进行纠错译码，得到发送端的发送信息。该专利技术可W提高 纠错译码器的收敛速度和译码性能，减少译码迭代的次数，降低译码时延，简化了译码的过 程。该专利技术技术方案所设及的编码方案类型包括LDPC码、Turbo码和化rbo乘积码等使用 迭代译码方法的编码方案，并不设及ratelessspinal该种采用顺序译码方法的编码方法， 该专利技术的目的是降低迭代译码的时延，提高性能，设计场景中并未设及OFDM的子信道频率 多样性问题，该专利技术方案需要一个软信息变换器将接收符号序列中导频位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高正交频分复用环境中编码性能的方法，基于rateless spinal编码，其特征在于，包括：步骤1，将待发送数据M划分为多个大小为k比特的有效信息块，并按照所述正交频分复用环境的信道，为所述有效信息块分配位置，并将预先生成的全局已知的导频信息块插入到所述有效信息块中；步骤2，对所述导频信息块在内的所有信息块进行编码，其中对所述有效信息块进行编码，生成有效编码符号，对所述导频信息块进行编码，生成导频编码符号；步骤3，按照所述正交频分复用环境的信道分配规则，将所述有效编码符号分配到所述正交频分复用环境的数据子信道中；步骤4，对所述有效编码符号与所述导频编码符号进行解码，解码进行到最后一个层次后，进行回溯过程，选择路径度量值最小的路径，回溯输出所述路径上对应的信息块值，其中在回溯过程中忽略所述导频信息块对应的信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘成龙，周安福，刘敏，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11