一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，以码长为n，信息位长度为k的纠错码C[n,k]为基本码，将长度为K＝kL的信息序列u编码成长度为N＝n(L+T)的码字c；其编码方法包括以下步骤：首先，将长度为kL的信息序列u划分为L个等长分组u＝(u(0),u(1),…,u(L‑1))，每个分组长度为k；对于时刻t＝‑1,‑2，…,‑m1，把长度为n的序列w1(t)设置为全零序列；对于时刻t＝‑1,‑2，…,‑m2，把长度为n的序列w2(t)设置为全零序列；然后，在t＝0,1,…,L‑1时刻，将长度为k的序列

【技术实现步骤摘要】
一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法
本专利技术涉及数字通信和数字存储
，特别涉及一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法。
技术介绍
通信和存储系统的数据会受到噪声的影响而出现错误，导致数据不能正确接收或不能正确恢复。随着个人数据和存储需求的日益上升，通信和存储系统中的数据可靠性越来越受到人们的重视。为实现高效可靠的数据传输和数据存储，有必要设计可逼近信道容量且具备高效编译码算法的信道编码。自从Shannon于1948年提出了著名的信道编码定理，人们一直致力于研究和设计可逼近信道容量的好码。1993年，Berrou等人提出了Turbo码，该码在迭代译码算法下可逼近信道容量。Turbo码的提出是信道编码领域的重要里程碑，开启了现代编码。在Turbo码专利技术之后，人们提出了更多可逼近信道容量的好码。低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-Checkcode,LDPCcode)，极化码和空间耦合LDPC码都是可逼近香农限的好码。分组马尔可夫叠加编码[1]也是一类可逼近信道容量的好码。分组马尔可夫叠加编码是一种由短码构造大卷积码的编码方法，其中的短码称为基本码。分组马尔可夫叠加编码可视为一种级联码，其外码是短码(这里称为基本码)，内码是码率为1的非递归卷积码(其编码输入信息为数据块)。分组马尔可夫叠加编码有简单的编码算法。采用简单的重复码和奇偶校验码作为基本码，分组马尔科夫叠加编码可以通过分时来实现多码率的编码[2]。分组马尔可夫叠加编码可以采用一种基于软信息的滑窗迭代译码算法来译码，并通过选择一个合适的译码延迟d来获得好的错误性能。以上提及的分组马尔可夫叠加编码方法为非递归的，其有诸多优点。但是非递归的分组马尔可夫叠加编码方法存在如下问题：当以重复码和奇偶校验码作为基本码时，需要很大的编码记忆长度m才可有效逼近信道容量，而记忆长度m越大，所需的译码延迟d越大，相应的译码复杂度和译码延迟均越高。因此，在需要极低延迟和极低运算复杂度通信和存储系统中不能采用非递归的分组马尔可夫叠加编码方法。在Turbo码中，为获得好的输入输出分布，需要选择递归卷积码作为分量码。在多层级联码中，相对采用非递归的卷积码的情况，递归的卷积码需要更少的级联阶数来将轻重量的输入序列映射成重量随长度线性增加的输出序列。[1]中山大学，一种分组马尔可夫叠加编码方法[P]:CN105152060A.[2]中山大学，一种基于分时的分组马尔可夫叠加编码的多码率码编码方法[P]:CN104410428A.
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，具有编码简单、译码复杂度低、可逼近信道容量等优点，与传统的分组马尔可夫叠加编码方法相比，本专利技术有更低的译码复杂度和更低的译码错误平层。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，以码长为n,信息位长度为k的码C[n,k]作为基本码，将长度为kL的信息序列u编码成长度为n(L+T)的码字c；其中L为耦合长度，代表长度为k的等长分组的数量，T为结尾长度；L,T取值为非负的整数；所述编码方法包括以下步骤：步骤一、将长度为kL的信息序列u划分为L个等长分组u＝(u(0),u(1),…,u(L-1))，每个分组长度为k；对于时刻t＝-1,-2,…,-m1，把长度为n的序列w1(t)初始化设置为全零序列；对于时刻t＝-1,-2,…,-m2，把长度为n的序列w2(t)初始化设置为全零序列；其中m1为第一编码记忆长度，m2为第二编码记忆长度，m1和m2取值为非负的整数；步骤二、在t＝0,1,…,L-1时刻，将长度为k的序列送入基本码C[n,k]的编码器ENC进行编码，得到长度为n的编码序列并结合序列w1(t-i)和计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的v(t)结合w1(t-i)和计算码字c的第t个子序列c(t)，按如下步骤进行：首先，对于1≤i≤m1，将序列w1(t-i)送入交织器Πi，得到交织后长度为n的序列x1(t-i)；对于m1+1≤i≤m1+m2，将序列送入交织器Πi，得到交织后长度为n的序列然后，将所述序列v(t)和所述序列x1(t-i)送入第一逐符号混叠器S1，得到长度为n的序列w1(t)；最后，将所述序列w1(t)和所述序列送入第二逐符号混叠器S2，得到长度为n的序列c(t)和w2(t)，其中c(t)＝w2(t)；步骤三、在t＝L,L+1,…,L+T-1时刻，将长度为k的全零序列u(t)＝0送入基本码的编码器ENC，得到长度为n的全零序列v(t)，并结合w1(t-i)，和，计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的结合w1(t-i)和计算码字c的第t个子序列c(t)的方法按照所述步骤二中“所述的v(t)结合w1(t-i)和计算码字c的第t个子序列c(t)”步骤进行。特别地，在本专利技术中，当i取值1≤i≤m1时，序列w1(t-i)表示以下各序列w1(t-1)，w1(t-2)，...，序列x1(t-i)表示以下各序列x1(t-1)，x1(t-2)，...，；当i取值m1+1≤i≤m1+m2时，序列表示以下各序列w2(t-1)，w2(t-2)，...，；序列表示以下序列各x2(t-1)，x2(t-2)，...，。优选的，所述的编码方法中，信息序列u是二元序列或多元序列。编码器ENC是任意类型的编码器。交织器Πi是任意类型的交织器。优选的，所述的编码方法中，若序列v(t)，w1(t-i)和是有限域上的长度为n的序列，则第一逐符号混叠器S1和第二逐符号混叠器S2是逐符号有限域加权和运算器，第一逐符号混叠器S1的功能如下：输出长度为n的序列w1(t)，w1(t)的第j个分量其中，和分别是v(t)和x1(t-i)的第j个分量，是取自有限域的m1+1个域元素，为二元或多元符号，加法运算和乘法运算按有限域运算法则运算；第一逐符号混叠器S2功能如下：输出长度为n的序列c(t)，c(t)的第j个分量其中，和分别是w1(t),x2(t-i)的第j个分量，是取自有限域的m2+1个域元素，为二元或多元符号，加法运算和乘法运算按有限域运算法则运算。优选的，若所述序列v(t)，w1(t-i)和是多元序列且序列的元素是整数符号，则所述第一逐符号混叠器S1和第二逐符号混叠器S2是逐符号模加权和运算器，第一逐符号混叠器S1的功能如下：输出长度为n的序列w1(t)，w1(t)的第j个分量其中，和分别是v(t)和x1(t-i)的第j个分量，是取自整数集合{0,1,2,…,q-1}，是与q互素的m1+1个整数，加法运算和乘法运算按模q运算法则运算；所述第二逐符号混叠器S2功能如下：输出长度为n的序列c(t)，c(t)的第j个分量其中，和分别是w1(t),x2(t-i)的第j个分量，是取自整数集合{0,1,2,…,q-1}，是与q互素的m2+1个整数，加法运算和乘法运算按模q运算法则运算。本专利技术的编码方法编码后得到的码字c＝(c(0),c(1),…,c(L+T-1))经调制后被送入信道；接收端接收到向量y＝(y(0),y(1),…,y(L+T-1))，其中y(t)为对应码字子序列c(t)的接收序列；接收端根据接收向量y和信道特征，进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征在于：以码长为n,信息位长度为k的码C[n,k]为基本码，该码将长度为kL的信息序列u编码成长度为n(L+T)的码字c；这里，L,T,m1,m2取值为非负的整数，L为耦合长度，其代表长度为k的等长分组的数量，T为结尾长度，所述编码方法包括以下步骤：步骤一、将长度为kL的信息序列u划分为L个等长分组u＝(u(0),u(1),…,u(L‑1))，每个分组长度为k；对于时刻t＝‑1,‑2,…,‑m1，把长度为n的序列w1(t)初始化设置为全零序列，即对于t＝‑1,‑2,…,‑m1，有w1(t)＝0；对于时刻t＝‑1,‑2,…,‑m2，把长度为n的序列w2(t)初始化设置为全零序列，即对于t＝‑1,‑2,…,‑m2，有w2(t)＝0；步骤二、在t＝0,1,…,L‑1时刻，将长度为k的序列

【技术特征摘要】
1.一种基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征在于：以码长为n,信息位长度为k的码C[n,k]为基本码，该码将长度为kL的信息序列u编码成长度为n(L+T)的码字c；这里，L,T,m1,m2取值为非负的整数，L为耦合长度，其代表长度为k的等长分组的数量，T为结尾长度，所述编码方法包括以下步骤：步骤一、将长度为kL的信息序列u划分为L个等长分组u＝(u(0),u(1),…,u(L-1))，每个分组长度为k；对于时刻t＝-1,-2,…,-m1，把长度为n的序列w1(t)初始化设置为全零序列，即对于t＝-1,-2,…,-m1，有w1(t)＝0；对于时刻t＝-1,-2,…,-m2，把长度为n的序列w2(t)初始化设置为全零序列，即对于t＝-1,-2,…,-m2，有w2(t)＝0；步骤二、在t＝0,1,…,L-1时刻，将长度为k的序列送入基本码C[n,k]的编码器ENC进行编码，得到长度n的编码序列并结合和计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的v(t)结合和计算码字c的第t个子序列c(t)，按如下步骤进行：首先，对于1≤i≤m1，将序列w1(t-i)送入交织器Πi，得到交织后长度为n的序列对于m1+1≤i≤m1+m2，将序列送入交织器Πi，得到交织后长度为n的序列然后，将v(t)和送入逐符号混叠器S1，得到长度为n的序列w1(t)最后，将w1(t)和送入逐符号混叠器S2，得到长度为n的序列c(t)和w2(t)其中c(t)＝w2(t)步骤三、在t＝L,L+1,…,L+T-1时刻，将长度为k的全零序列u(t)＝0送入基本码的编码器ENC，得到长度为n的全零序列v(t)，并结合和计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的计算码字c的第t个子序列c(t)的方法按照步骤二进行。2.根据权利要求1所述的基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征在于：所述信息序列u是二元序列或多元序列。3.根据权利要求1所述的基于双递归的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征在于：所述的编码器ENC是任意类型的编码器。4.根据权利要求1所述的基于双递归的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵山程，马啸，黄勤，白宝明，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44