级联Spinal码的编码和译码方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种级联Spinal码的编码和译码方法、系统及装置，其中编译码方法包括步骤S1：发送端使用一个高码率的LDPC外码对信源比特进行预编码生成LDPC中间比特。LDPC中间比特倒序后经过Spinal编码器得到Spinal码字，并发动到无线信道；步骤S2：接收端从无线信道中接收到一定数量的Spinal码字后进行软译码。软译码方法为：先保留多条幸存路径，然后根据这些幸存路径计算出每个LDPC中间比特的对数似然比(LLR)；步骤S3：LDPC译码器对输入的LDPC中间比特的LLR进行译码得到译码后信源比特。与现有技术相比，本发明专利技术在发送端使用LDPC对信源进行预编码，在接收端提出了一种Spinal软译码器用来保留LDPC中间比特的软信息，解决了Spinal码对信源序列中后面位置的信源比特保护不足的缺点，能显著降低译码后信源的BER。

Coding and Decoding Methods, Systems and Devices of Cascaded Spinal Codes

The invention relates to a method, system and device for encoding and decoding concatenated Spinal codes, in which the encoding and decoding method includes: the sender uses a high bit rate LDPC external code to precode the source bits to generate LDPC intermediate bits. LDPC intermediate bits are inverted by Spinal encoder to get the Spinal codeword and send to the wireless channel. Part 2: The receiver receives a certain number of Spinal codewords from the wireless channel and decodes them softly. Soft decoding method is to reserve multiple surviving paths, and then calculate the logarithmic likelihood ratio (LLR) of each LDPC intermediate bit based on these surviving paths. Part_: LDPC decoder decodes the LR of the input LDPC intermediate bit to get the source bit after decoding. Compared with the prior art, the present invention uses LDPC to precode the source at the transmitter and proposes a Spinal soft decoder at the receiver to retain the soft information of LDPC intermediate bits, which solves the shortcoming of insufficient protection of the source bits at the back of the source sequence by Spinal codes, and can significantly reduce the BER of the decoded source.

【技术实现步骤摘要】
级联Spinal码的编码和译码方法、系统及装置
本专利技术涉及一种编译码算法，尤其是涉及一种级联Spinal码的编码和译码方法、系统及装置。
技术介绍
由于无线信道中的衰落，噪声和干扰具有时变特性，因此如何有效的对抗这些不稳定因素并最大限度的提高数据传输速率是无线通信研究的热点和关键。链路自适应是解决这一问题的关键技术。采用链路自适应技术的物理层自动选择合适的传输速率来匹配时变的信道。传统的链路自适应技术主要有自适应编码调制(AMC)和混合自动重传(HARQ)。在这两项技术中，接收端根据导频信号估计出信道条件，然后把信道条件参数化，并把这些参数反馈给发送端，然后发送端根据接收端的反馈来选择最优的编码码率和调制方式的组合来匹配信道。然而这种传统的链路自适应方案有两个长期没有解决的问题：一是由于在一个很短的时间内信道变化快于单个包的发送速率，很难总是获得准确的信道条件估计值；二是发送端的发送速率只能以阶梯式的方式来调整，没有很充分的利用信道容量。以Spinal为代表的无速率码的出现很好的解决了这两个问题。Spinal码是一种集链路自适应，信道编码，调制技术为一体的物理层技术。Spinal本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联Spinal码的编译码方法，其特征在于，包括：步骤S1：发送端使用一个高码率的LDPC外码对信源比特进行预编码生成LDPC中间比特，LDPC中间比特倒序后经过Spinal编码器得到Spinal码字，并发动到无线信道；步骤S2：接收端从无线信道中接收到设定数量的Spinal码字后进行软译码：先保留多条幸存路径，然后根据这些幸存路径计算出每个LDPC中间比特的对数似然比(LLR)；步骤S3：LDPC译码器对输入的LDPC中间比特的对数似然比进行译码得到译码后信源比特。

【技术特征摘要】
1.一种级联Spinal码的编译码方法，其特征在于，包括：步骤S1：发送端使用一个高码率的LDPC外码对信源比特进行预编码生成LDPC中间比特，LDPC中间比特倒序后经过Spinal编码器得到Spinal码字，并发动到无线信道；步骤S2：接收端从无线信道中接收到设定数量的Spinal码字后进行软译码：先保留多条幸存路径，然后根据这些幸存路径计算出每个LDPC中间比特的对数似然比(LLR)；步骤S3：LDPC译码器对输入的LDPC中间比特的对数似然比进行译码得到译码后信源比特。2.根据权利要求1所述的一种级联Spinal码的编译码方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11：多个信源比特组成一帧数据包，将该帧数据包经过LDPC编码后产生多个LDPC中间比特；步骤S12：以每设定个数的比特为一个数据块，把倒序后的所有LDPC中间比特分割成均分为多个数据块；步骤S13：基于预设的哈希函数h()和已知的初始状态s0，对数据块迭代生成多个状态，其中任意状态为：Si＝h(Si-1,mi){i＝1,2,...,N/k}其中：Si为第i个状态，Si-1为第i-1个状态，h()为收发双方已知的预设的哈希函数，mi为第i个数据块的值，N为LDPC中间比特的个数，k为每个数据块中LDPC中间比特的个数；步骤S14：基于得到的状态经过RNG产生多组随机数作为Spinal码字，这些码字总共有L组，每组N/k个，其中各Spinal码字为：xi,l＝RNG(Si,l)，(i＝1,2...N/k),(l＝1,2...L)其中：xi,l为第l组第i个Spinal码字，RNG()为随机数生成函数；步骤S15：发送端把每两个相邻的Spinal码字组成一个复符号，并按顺序发送由各组Spinal码字组成的复符号直至接收端正确译码或达到最大的Spinal码字数目。3.根据权利要求2所述的一种级联Spinal码的编译码方法，其特征在于，所述步骤S15包括：步骤S151：发送端把每两个相邻的Spinal码字分配给I路和Q路组成一个复符号；步骤S152：通过无线信道发送由第l组Spinal码字组成的复符号；步骤S153：通过无线信道监听接收端的反馈，若接收端正确译码或达到最大的Spinal码字数目，则完成发送，反之，则执行步骤S154；步骤S154：通过无线信道发送由下一组Spinal码字组成的复符号，并返回步骤S153。4.根据权利要求2所述的一种级联Spinal码的编译码方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S21：接收端从无线信道中接收到Spinal码字；步骤S22：基于和编码过程相同的初始状态、哈希函数和随机数生成函数，以及接收到的Spinal码字，采用冒泡译码算法得到多条幸存路径下的LDPC中间比特序列；步骤S23：计算得到各LDPC中间比特的对数似然比：其中：LLR(rn)为第n个LDPC中间比特的对数似然比，P(rn＝0)为第n个LDPC中间比特为0的概率，P(rn＝1)为第n个LDPC中间比特为1的概率，Rb为基于第b条幸存路径得到的LDPC中间比特序列，rb,n为基于第b条幸存路径得到的第n个LD...

【专利技术属性】
技术研发人员：于威，吴俊，王睿，李莹，高丰祥，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31