以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法及其译码方法技术

本发明专利技术属于数字通信和数字存储领域，公开了一种以二元BCH码作为分组马尔可夫叠加编码方法的成分码的编码方法及其译码方法，包括将码长为n，信息位长度为k的以及纠错能力为tmin的二元BCH码为成份码将长度K＝kBL的二元信息序列u编码为长度N＝nB(L+m)的码字c。本发明专利技术还提出了适用于以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法的软迭代译码方法包括按照树结构生成翻转图样，使用潜在合法错误图样的不可靠度下界判断是否终止测试过程和计算软信息输出等。本发明专利技术提出的分组马尔可夫叠加编码方法及其译码方法，能以编码记忆长度m取值{1,2,3}，在低达10‑10至10‑15数量级的误比特率性能处提供高于10dB的净编码增益，可以应用于光纤通信等具有低误比特率要求的通信系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字通信和数字存储领域，特别涉及一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法及其译码方法。
技术介绍
在光通信系统中，常用高码率(一般高于0.8)的BCH码作为级联/乘积纠错编码的成份码以获得高信息传输率和极低的误比特率(bit error rate,BER)(一般为10-10至10-15数量级)。例如，在International Telegraph Union Telecommunication Standardization Sector(ITU-T)的标准G.975.1中，开销为6.7％的BCH-BCH乘积码可以在输出误比特率为10-15处提供9.24dB的净编码增益(net coding gain,NCG)。在使用同样开销的条件下，阶梯码(staircase code)可以在相同的误比特率下获得9.41dB的净编码增益。但是在设计过程中，在给定码率要求下，阶梯码需要采用暴力搜索的方式获取符合性能要求的设计参数，大大增加了设计过程的复杂度和工作量。分组马尔可夫叠加编码(中山大学，一种分组马尔可夫叠加编码方法[P]:CN105152060A)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的性能下界可以由基本码的性能及其记忆长度m来界定，对于编码记忆为m的分组马尔可夫叠加编码，其误比特率性能相对于基本码的误比特率性能最多可以有10log10(m+1)dB的增益。针对要求10-10至10-15数量级误比特率性能的系统进行设计时，若使用短单奇偶校验码和短重复码作为成分码，则要求系统设置高达数十的记忆长度。记忆长度越大，译码方法的复杂度越高，这使得该方案不适用于某些对延迟要求较高的系统中。分组马尔可夫叠加编码方法可以通过基于软信息的划窗迭代算法或者两阶段译码算法(中山大学，一种关于分组马尔可夫叠加编码的两阶段译码算法[P]:CN 103944590A)来译码。当译码方法中涉及软迭代译码方法时，要求基本码提供一种软入软出译码方法以实现软迭代译码过程。当使用二元BCH码组成分组马尔可夫叠加编码方法的基本码时，作为成分码的二元BCH码同样需要提供一种软入软出译码方法。目前，二元BCH码作为成分码时的软入软出译码方法常用的有基于网格和基于Chase-II译码两种。基于网格的译码方法是一种最优方法，可以根据二元BCH码的结构建立状态转移通过BCJR算法得到软信息输出，但是这种方法只适用于纠错能力较小的短码，对于一般的二元BCH码复杂度过高，并不适用于实际系统。 基于Chase-II的译码方法常用于分组Turbo码的软迭代译码中，使用该方法往往需要通过多次尝试选定修正因子。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法，其方法步骤简单，实现方便，复杂度低。针对目前二元BCH码的软入软出译码方法存在的不足，本专利技术提供了一种具备提前终止条件的二元BCH码作为成分码时的软入软出译码方法。本专利技术选定符合要求的二元BCH码的笛卡尔积作为基本码，在10-15量级的误比特率达到光通信系统所需的11dB量级净编码增益只要求编码记忆m＝1,2,3，可以降低编译码延迟。本专利技术提供的一种具备提前终止条件的二元BCH码作为成分码时的软入软出译码方法，可以调整软迭代译码的过程中各个阶段的计算资源分配从而简化设计过程和降低译码复杂度，即：在迭代的初期增加计算资源提高软输出的准确性，在迭代的后期减少计算资源节省开支，可以在延迟受限的的情况下提高译码性能，同时不需要使用修正因子。本专利技术采用的技术方案是：一种以二元BCH码为成份码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以及纠错能力为tmin的二元BCH码为成份码，用于将长度K＝kBL的二元信息序列u编码为长度N＝nB(L+m)的码字c，其编码方法包括以下步骤：(1.1)将长度K＝kBL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kB；对于t＝-1,-2,…,-(m-1),-m，把长度为nB的序列v(t)初始化；m为编码记忆长度，为大于等于1的正整数；B为正整数；(1.1)在t＝0,1,…,L-1时刻，将长度为kB的序列分成B组进行[n,k]二元BCH码编码，得到长度为nB的编码序列并结合 v(t-1),v(t-2),…v(t-m)计算码字c的第t个子序列c(t)。所述的v(t)结合v(t-1),v(t-2),…,v(t-m)计算码字c的第t(t≥0)个子序列c(t)按如下步骤进行：首先，对于1≤i≤m，将序列v(t-i)送入交织器Πi，得到交织后长度为nB的序列w(i)；然后，将v(t)和w(1),w(2),…,w(m)送入逐符号混叠器S，得到长度为nB的序列c(t)。本专利技术所述的编码方法中，信息序列u是二元序列，逐符号混叠器S是逐比特模2和运算器。编码器C可以是任意类型的编码器。交织器Πi可以是任意类型的交织器，1≤i≤m。本专利技术提出的一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法适用于上述的编码方法，所述译码方法可使用软迭代译码方法，如划窗译码方法，涉及软迭代过程的两阶段译码方法等等。所述译码算法由翻转图样优先队列硬判决译码器与合法错误图样集合ε组成，包括以下步骤：(2.1)配置最大测试次数T，T为正整数。(2.2)输入软信息；由输入的软信息得到硬判决序列z，以及不可靠度序列λ。所述输入软信息是指软迭代译码算法中传递的迭代信息，即BCH码字各个比特的对数似然比： L j a = l n ( P a ( c j = 0 ) P a ( c j = 1 ) ) , 0 ≤ j ≤ n - 1 , ]]>其中Pa(cj＝0)和Pa(cj＝1)分别表示码字比特为0和1的先验概率。所述硬判决序列z＝(z0,z1,…,zn-1)中的各个分量按以下方法计算，不可靠度序列λ＝(λ0,λ1,…,λn-1)中的各个分量按照计算。(2.3)初始化：令测试计数τ＝0；对λ排序得到升序序列并计算中各个分量在λ中相对应的位置索引序列a；将z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征是：以码长为n，信息位长度为k以及纠错能力为tmin的二元BCH码为成份码，用于将长度K＝kBL的二元信息序列u编码为长度N＝nB(L+m)的码字c，其编码方法包括以下步骤：(1.1)将长度K＝kBL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kB；对于t＝‑1,‑2,…,‑(m‑1),‑m，把长度为nB的序列v(t)初始化；其中，m为编码记忆长度，为大于等于1的正整数；B为正整数；(1.2)在t＝0,1，…,L‑1时刻，将长度为kB的序列分成B组进行[n,k]二元BCH码编码，得到长度为nB的编码序列并结合v(t‑1),v(t‑2),…v(t‑m)计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的v(t)结合v(t‑1),v(t‑2),…,v(t‑m)计算码字c的第t(t≥0)个子序列c(t)按如下步骤进行：首先，对于1≤i≤m，将序列v(t‑i)送入交织器Πi，得到交织后长度为nB的序列w(i)；然后，将v(t)和w(1),w(2),…,w(m)送入逐符号混叠器S，得到长度为nB的序列c(t)。...

【技术特征摘要】
1.一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征是：以码长为n，信息位长度为k以及纠错能力为tmin的二元BCH码为成份码，用于将长度K＝kBL的二元信息序列u编码为长度N＝nB(L+m)的码字c，其编码方法包括以下步骤：(1.1)将长度K＝kBL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kB；对于t＝-1,-2,…,-(m-1),-m，把长度为nB的序列v(t)初始化；其中，m为编码记忆长度，为大于等于1的正整数；B为正整数；(1.2)在t＝0,1，…,L-1时刻，将长度为kB的序列分成B组进行[n,k]二元BCH码编码，得到长度为nB的编码序列并结合v(t-1),v(t-2),…v(t-m)计算码字c的第t个子序列c(t)；所述的v(t)结合v(t-1),v(t-2),…,v(t-m)计算码字c的第t(t≥0)个子序列c(t)按如下步骤进行：首先，对于1≤i≤m，将序列v(t-i)送入交织器Πi，得到交织后长度为nB的序列w(i)；然后，将v(t)和w(1),w(2),…,w(m)送入逐符号混叠器S，得到长度为nB的序列c(t)。2.根据权利要求1所述的一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加编码方法，其特征在于：所述的编码记忆长度m的取值优选为1、2或3。3.一种以二元BCH码为成份码的分组马尔可夫叠加译码方法，其特征是：所述译码方法适用于权利要求1所述的编码方法，所述译码方法由翻转图样优先队列硬判决译码器和合法错误图样集合ε组成，包括以下步骤：(2.1)配置最大测试次数T，T为正整数；(2.2)输入软信息；由输入的软信息得到硬判决序列z，以及不可靠度序列λ；所述输入的软信息是BCH码字各个比特的对数似然比 L j a = ln ( P a ( c j = 0 ) P a ( c j = 1 ) ) , 0 ≤ j ≤ n - 1 , ]]>其中Pa(cj＝0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马啸，林妮娜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44