无速率Spinal码的双向编译码方法技术

本发明专利技术提出了一种无速率Spinal码的双向编译码方法，主要解决现有无速率Spinal码的编译码方法传输速率低、误帧率高、硬件设计困难的问题，实现步骤为：信息序列分段；利用哈希函数对分段序列从前到后依次映射，同时对分段序列从后到前依次映射；利用映射函数产生编码序列；将编码序列发送至信道；设置译码器参数；搜索前向译码树，更新前向候选列表；搜索后向译码树，更新后向候选列表；根据更新后的后向候选列表，更新前向候选列表，若存在多种译码结果，重新进行搜索，否则输出译码结果。本发明专利技术的编码序列携带有分段序列的全部信息，译码时更容易纠正错误，同时译码的计算量少，硬件设计简单，可用于通信过程中的错误纠正。

Bidirectional encoding and decoding method for no rate Spinal code

The invention proposes a bidirectional rate of the Spinal code encoding and decoding method, decoding method mainly solves the transmission rate of existing non rate Spinal codes with low error rate, high, hardware design problems, implementation steps: information sequence segmentation; the segment sequence from front to rear are mapped using hash function, at the same time sequence from back to front in order to produce maps; encoding sequences using the mapping function; the encoding sequence is sent to the channel decoder; set parameters; search forward decoding tree, update prior to the candidate list; search backward decoding tree, updated to the candidate list to the candidate list; according to the updated, before the update to the candidate if there are a variety of list decoding results, re search, otherwise output decoding results. The coding sequence of the invention carries all the information of the segmented sequence, and can be used to correct the error more easily when decoding. At the same time, the calculation amount of decoding is small, and the hardware design is simple.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及一种无速率Spinal码的编译码方法，具体涉及一种无速率Spinal码的双向编译码方法，可用于通信过程中的错误纠正。
技术介绍
无线通信网络的主要问题就是在时变信道的噪声、干扰和衰落的影响下找到一种高吞吐量的传输协议。目前广泛应用的是以Turbo码和低密度奇偶校验码(low density parity-check code，LDPC)为代表的编码技术，但是这些固定速率码通常难以适应具有复杂时变的信道。一种理想的解决方法就是使用无速率编码，不限制发送端发送信息数量，而是根据信道状况进行调整。LT码以及在其基础上提出的Raptor码是最早实用的无速率编码，但是这类编码本质上是针对理想的删除信道，并不能直接应用于实际的底层信道进行传输。要最大化挖掘信道的传输能力，理想的无速率编码应该是能实现底层信道的近容量限传输。Spinal码是一种在BSC、AWGN信道均能实现近容量限传输的无速率码，其核心是对输入信息比特连续使用伪随机哈希函数结合星座点映射函数来产生传输符号信息，哈希函数的伪随机特性使得Spinal码在低信噪比时仍然保持较优的抗干扰性能。Spinal码是一种逼近香农容量限适于无线通信的好码。现有的Spinal码编码方法为单向编码，其实现过程如图1所示，该方法通过连续使用伪随机哈希函数结合星座点映射函数，将输入信息序列依次进行编码产生源源不断的符号序列。但是，通过该编码方法得到的符号序列无法携带输入信息序列的全部信息，而Spinal码的误帧率性能和传输速率由Spinal短码决定，即Cspinal(n,k,l)的误帧率性能和传输速率下界由Spinal短码Cspinal(k,k,l)所决定，因此，该编码方法的误帧率性能较差，传输速率低。现有的Spinal码译码方法，采用基于树搜索的最大似然译码算法的Bubble译码。最大似然译码器从编码器初始哈希状态所代表的根节点开始扩展译码树，遍历每个节点的所有输入，获得该节点的所有子节点，在搜索到树的所有叶子节点之后，能够得到最优路径。Bubble译码方法不搜索树的所有节点，在每一层搜索结束后，只保留最优的B个节点作为下一层搜索的母节点，因此，Bubble译码方案只搜索部分节点，扩展的树也只是部分树。但是，Spinal码的每一个节点的子节点数目较大，而Bubble译码方案中，每一层需要保留固定长度的节点，因此，该译码方法的计算复杂度随着信息位长度和信息分段长度的增加而急剧增大，存储需求增大，导致硬件设计困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种无速率Spinal码的双向编译码方法，用于解决现有无速率Spinal码的编译码方法中存在的传输速率低、误帧率高、硬件设计困难的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种无速率Spinal码的双向编译码方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对输入的信息序列进行分段，得到分段序列m＝{m1,m2,...,mi,...,mD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无速率Spinal码的双向编译码方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对输入的信息序列进行分段，得到分段序列m＝{m1,m2,...,mi,...,mD}，其中mi表示第i段信息序列，D表示分段序列的总段数，1≤i≤D；(2)编码器对分段序列m进行双向编码，得到前向编码序列xf和后向编码序列xb，实现步骤为：(2a)设置编码器的前向编码初始状态为后向编码初始状态为(2b)编码器利用哈希函数h，从前到后依次对分段序列m中的每一段序列与该段序列对应的前一个前向编码状态分别进行映射，得到前向状态其中，为通过将分段序列m中第一段序列与前向编码初始状态进行映射得到的第一个前向编码状态，表示第j个前向编码状态，1≤j≤D；(2c)编码器利用哈希函数h，从后到前依次对分段序列m中的每一段序列与该段序列对应的前一个后向编码状态分别进行映射，得到后向状态其中，为通过将分段序列m中最后一段序列与后向编码初始状态进行映射得到的第一个后向编码状态，表示第t个后向编码状态，1≤t≤D；(2d)编码器利用映射函数f，对前向状态sf进行映射，得到前向编码序列同时对后向状态sb进行映射，得到后向编码序列其中，表示第e个前向符号序列，表示第r个的符号，表示第e个后向符号序列，表示第w个的符号，N表示符号序列的总长度，且1≤e≤D，1≤r≤N，1≤w≤N；(3)发送端将前向编码序列xf和后向编码序列xb中的符号序列发送至信道，直到接收端接收到足够多的信息以完成正确的译码为止，实现步骤为：(3a)令当前发送端向信道发送符号序列的次数为p，最大发送次数为L，并对当前发送端向信道发送符号序列的次数p进行初始化，得到p＝1；(3b)发送端将前向编码序列xf或后向编码序列xb中任意一个通道的符号序列发送至信道，得到信道输出序列yp；(3c)接收端采用双向迭代译码算法，对接收到的所有信道输出序列y＝(y1,y2,...,yp)进行译码；(3d)译码器判断译码是否正确，若是，停止发送，同时输出译码结果，否则，当p<L时，发送端发送第p+1个通道的符号序列，并执行步骤(3c)，当p＝L时，发送结束。...

【技术特征摘要】
1.一种无速率Spinal码的双向编译码方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，胡杨，杨伟强，孙岳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61