一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质，本方法首先对BDMC信道的输入矢量进行添加符号的预处理，对预处理后的输入矢量进行二元加权编码以实现对输入矢量的无损编码，提升信道传输的速率；然后对接收到数据后进行纠错译码，判断译码时通过判断译码出矢量是否符号预处理时的规律而进行检错纠错。通过理论和实验证明随着输入矢量的码长越长以及BDMC信道传输速率趋近于信道容量时，本方法纠错译码后的矢量中的误比特率趋近于0，误比特率优于极化码和LDPC码。本发明专利技术易于软硬件实现，可自适应于信道的干扰情况，可以通过增大码长和BDMC信道传输速率的值提高纠错能力。

A channel coding and error correction decoding method, equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质
本专利技术涉及数据通信
，特别涉及一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质。
技术介绍
为了构造逼近信道容量的编码方法，专家学者们付出了不懈努力。2009年，Arikan提出了基于信道极化现象，在码长趋近于无限时被严格证明容量可达的编码方法，称为极化码(PolarCode)。极化码需要大量的运算才能极化出干净信道，否则极化性能有限。极化码无法适应于信道的瞬时干扰。而LDPC码理论上无法达到信道容量(香农限)。显然，在海量数据传输、数据高速可靠传输应用中发掘新的算法极其重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供了一种信道编码和纠错译码方法、设备以及存储介质。根据本专利技术的实施例，提供了一种信道编码和纠错译码方法，包括以下步骤：S100、发送端将矢量X进行预处理得到矢量X′，并对所述矢量X′进行二元加权编码；其中，预处理之后的所述矢量X′满足以下条件：条件1、连续的符号1个数小于或等于cmax(cmax＝0,1,2,…)；条件2、所述二元加权编码的过程如下：根据编码公式Li＝Li-1Ri-1F(X′i-1,r)对所述矢量X′进行编码，令编码后的Ln＝V；其中，X′i为矢量X′中第i个字符，r为权系数，F(X＇i-1,r)为X′i的加权累计分布函数，R0＝1，L0＝0，i∈(1,2,…,n)，n为所述矢量X′的字符数；S200、发送端将序列V经BDMC信道发送至接收端；S300、接收端接收所述序列V后，对所述序列V进行纠错译码：S301、以m个比特字符为窗口，获取所述序列V中连续m个比特作为第一纠错序列；S302、沿所述第一纠错序列中的首字符向后译码出lm个比特作为第二纠错序列，所述lm个比特为检验所述第一纠错序列必然发生比特错误的最小译码长度；S303、若所述第二纠错序列不符合所述条件1，则沿所述第一纠错序列中的尾字符向前选取Sm个比特作为第三纠错序列，所述Sm个比特字符为所述第一纠错序列的最大纠错范围；S304、遍历所述第三纠错序列中所有的错误位置，按序对错误位置进行更正并且在每次更正一个错误位置后进行以下处理：根据更正错误位置后的所述第三纠错序列对所述第一纠错序列、以及所述第二纠错序列进行对应位置的更正；判断更正后的所述第二纠错序列是否符合所述条件1，若符合，则所述第一纠错序列纠错完成并译码出m个比特字符；若不符合，则更正下一个错误位置。本专利技术实施例提供的一种信道编码和纠错译码方法，至少具有以下有益效果：本方法首先对BDMC信道的输入矢量进行添加符号的预处理，对预处理后的输入矢量进行二元加权编码以实现对输入矢量的无损编码，提升信道传输的速率；然后对接收到数据后进行纠错译码，判断译码时通过判断译码出矢量是否符号预处理时的规律而进行检错纠错。通过理论和实验证明随着输入矢量的码长越长以及BDMC信道传输速率趋近于信道容量时，本方法纠错译码后的矢量中的误比特率趋近于0，误比特率优于极化码和LDPC码。根据本专利技术的一些实施例，所述第一纠错序列纠错完成并译码出m个比特字符之后，还包括以下步骤：获取下一组连续m个比特字符作为更新后的第一纠错序列，并跳转至步骤S302。根据本专利技术的一些实施例，所述遍历所述第三纠错序列中所有的错误位置，按序对错误位置进行更正，具体包括以下步骤：遍历所述第三纠错序列中所有的错误位置，设所述第三纠错序列中最多出现e个比特错误，则计算比特错误的位置的可能性为种；将种可能性进行排序，排序的规则如下：首先根据e值从小至大排序，然后根据比特错误的位置从后向前排序；按序将错误位置进行比特取非。根据本专利技术的一些实施例，所述BDMC信道包括BSC信道以及BEC信道。根据本专利技术的实施例，提供了一种信道编码和纠错译码设备，包括：至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述的一种信道编码和纠错译码方法。根据本专利技术的实施例，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述的一种信道编码和纠错译码方法。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步地说明；图1为本专利技术实施例提供的一种信道编码和纠错译码方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的信道输出矢量Y的字符为0和1时，pcorr随ξ变化的示意图；图3为本专利技术实施例提供的信道输出矢量Y的字符为0、1和e时，Pcorr随ξ变化的示意图；图4为本专利技术实施例提供的由式(1-5)和式(1-6)得到检错概率pcorr随l变化的示意图；图5为本专利技术实施例提供的由式(1-5)和式(1-7)得到检错概率pcorr随l变化的示意图；图6为本专利技术实施例提供的加权模型编码的示意图；图7为本专利技术实施例提供的最大纠错范围Sm、最小检错长度lm与V值的关系结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的信噪比Eb/Ns(SNR)与pe关系结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的4种编码方法的性能比较示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种信道编码和纠错译码设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本公开的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本公开保护范围的限制。参照图1至图9，本专利技术的一个实施例，提供了一种信道编码和纠错译码方法，包括以下步骤：S100、发送端将矢量X进行预处理得到矢量X′，并对矢量X′进行二元加权编码；其中，预处理之后的矢量X′满足以下条件：条件1、连续的符号1个数小于或等于cmax(cmax＝0,1,2,…)；条件2、二元加权编码的过程如下：根据编码公式Li＝Li-1Ri-1F(X′i-1,r)对矢量X′进行编码，令编码后的Ln＝V；其中，X′i为矢量X′中第i个字符，r为权系数，F(X′i-1,r)为X′i的加权累计分布函数，R0＝1，L0＝0，i∈(1,2,…,n)，n为矢量X′的字符数。以下对预处理过程进行说明：预处理即规律性的添加符号，这里以方法一和方法二为例：其中方法一为：每个符号1后增加一个符号0；方法二为：每个符号1后增加一个符号0，然后每个符号0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信道编码和纠错译码方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、发送端将矢量X进行预处理得到矢量X′，并对所述矢量X′进行二元加权编码；其中，预处理之后的所述矢量X′满足以下条件：/n条件1、连续的符号1个数小于或等于c

【技术特征摘要】
1.一种信道编码和纠错译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、发送端将矢量X进行预处理得到矢量X′，并对所述矢量X′进行二元加权编码；其中，预处理之后的所述矢量X′满足以下条件：
条件1、连续的符号1个数小于或等于cmax(cmax＝0,1,2,…)；条件2、
所述二元加权编码的过程如下：
根据编码公式Li＝Li-1Ri-1F(X′i-1,r)对所述矢量X′进行编码，令编码后的Ln＝V；其中，X′i为矢量X′中第i个字符，r为权系数，F(X′i-1,r)为X′i的加权累计分布函数，R0＝1，L0＝0，i∈(1,2,…,n)，n为所述矢量X′的字符数；
S200、发送端将序列V经BDMC信道发送至接收端；
S300、接收端接收所述序列V后，对所述序列V进行纠错译码：
S301、以m个比特字符为窗口，获取所述序列V中连续m个比特作为第一纠错序列；
S302、沿所述第一纠错序列中的首字符向后译码出lm个比特作为第二纠错序列，所述lm个比特为检验所述第一纠错序列必然发生比特错误的最小译码长度；
S303、若所述第二纠错序列不符合所述条件1，则沿所述第一纠错序列中的尾字符向前选取Sm个比特作为第三纠错序列，所述Sm个比特字符为所述第一纠错序列的最大纠错范围；
S304、遍历所述第三纠错序列中所有的错误位置，按序对错误位置进行更正并且在每次更正一个错误位置后进行以下处理：
根据更正错误位置后的所述第三纠错序列对所述第一纠错序列、以及所述第二纠错序列进行对应位置的更正；
判断更正后的所述第二纠错序列是否符合所述条件1，若符合，则所述第一纠错序列纠错完成并译码出m个比特字符；若不符合，则更正下一个错误位置。


2.根据权利要求1所述的一种信道编码和纠错译...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰林，
申请(专利权)人：湖南遥昇通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43