一種網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脈沖間隔編碼方法，特別涉及一種融合卷積碼和脈沖間隔編碼的 網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖間隔編碼是利用兩個(gè)脈沖之間的間隔時(shí)間表示信息的一種編碼方法。脈沖間 隔編碼已在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如鉆井液隨鉆數(shù)據(jù)傳輸、光通信等。為了提高脈 沖間隔編碼的數(shù)據(jù)傳輸性能，可在保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率不變的情況下，引入前向糾錯(cuò)編碼來 適當(dāng)增加冗余信息，從而獲得編碼增益。
[0003] 通常使用卷積編碼作為前向糾錯(cuò)碼，將卷積編碼和脈沖間隔編碼直接級(jí)聯(lián)起來 而獲得編碼增益，但卷積編碼最大化編碼序列之間的是漢明距離，并且在譯碼時(shí)，采用 Viterbi算法搜索與接收序列最有可能的編碼序列來進(jìn)行譯碼，從而獲得盡可能大的編碼 增益。由于卷積編碼的優(yōu)化作用是在漢明距離上，而脈沖間隔編碼在譯碼時(shí)，是通過脈沖間 的時(shí)間間隔做判決，而且影響判決結(jié)果的直接因素是脈沖間隔時(shí)間。同時(shí)，脈沖間的時(shí)間間 隔與漢明距離并不是簡單對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此直接將卷積編碼與脈沖間隔編碼級(jí)聯(lián)，并不能獲 得顯著的編碼增益。
[0004] 因此，存在一種可充分地利用信道帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸且可獲得顯著的編碼增益的 脈沖間隔編碼方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可充分地利用信道帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸且可獲 得顯著的編碼增益的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼方法。
[0006] 本發(fā)明的所述方法的步驟包括：對(duì)位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中的汾 比特進(jìn)行卷積編碼而將所述位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位寬為N+1比特 的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)，其中々< Λ' ：
[0007] 將位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼的碼元集合劃分為若干碼元子集，并且若干所 述碼元子集與所述位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)形成一定的映射關(guān)系；
[0008] 根據(jù)所述映射關(guān)系，將所述位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位寬為 N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)，從而將所述位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成所述位寬為N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼的碼元集合中的 碼元之間的最小時(shí)間距離小于其劃分的所述碼元子集中的碼元之間的最小時(shí)間距離；其 中，
[0010] 所述碼元子集進(jìn)一步地劃分碼元子集，并且劃分后的碼元子集中的碼元之間的最 小時(shí)間距離大于劃分前的碼元子集中的碼元之間的最小時(shí)間距離，所述碼元子集的最小碼 元數(shù)量為至少兩個(gè)。
[0011] 根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述位寬為Ν+l比特的脈沖間隔編碼的碼元集合劃分 為2_個(gè)碼元子集，且所述碼元子集的碼元數(shù)量均為個(gè)。
[0012] 根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述碼元子集與所述位寬Ν+l比特的脈沖間隔編碼數(shù) 據(jù)形成的所述映射關(guān)系為：
[0013] 所述位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中的.?比特經(jīng)卷積編碼轉(zhuǎn)換成的身+1 比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)用于對(duì)應(yīng)選擇所述碼元子集；
[0014] 所述位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中未經(jīng)卷積編碼的iV-#比特的脈沖 間隔編碼數(shù)據(jù)用于對(duì)應(yīng)選擇所述碼元子集中的碼元。
[0015] 根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，對(duì)所述網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，具體為：將 所述位寬為Ν+l比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)的脈沖信號(hào)序列轉(zhuǎn)化為時(shí)間序列，并采用 軟判決的Viterbi算法根據(jù)所述時(shí)間序列搜索出一個(gè)時(shí)間距離最小的時(shí)間序列而完成譯 碼。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：將卷積編碼和脈沖間隔編碼融合起來構(gòu)成網(wǎng)格狀脈沖間 隔編碼，可充分地利用信道帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最大化脈沖間的時(shí)間間隔，獲得顯著的編碼 增益，使譯碼時(shí)產(chǎn)生的混淆的可能性降低。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明方法的N = 2的碼元子集劃分示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明方法的工作原理示意圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明方法的N = 2的實(shí)施例；
[0021] 圖5是本發(fā)明方法的Viterbi算法譯碼流程圖；
[0022] 圖6是本發(fā)明方法應(yīng)用在隨鉆測量系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 結(jié)合圖1所示的本發(fā)明方法的流程圖，設(shè)原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)位寬為N比特。本 發(fā)明的網(wǎng)格狀脈沖編碼方法的步驟包括：
[0025] 步驟一、對(duì)位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中的及比特編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積 編碼而將位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位寬為Ν+l比特的脈沖間隔編碼數(shù) 據(jù)，其中#<及.。
[0026] 具體的，在位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中，抽取#比特的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行 #/(#+1)的卷積編碼，其中，原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中的#比特可按照一定規(guī)律抽取，也可 隨機(jī)抽取。經(jīng)過A/0+l)的卷積編碼，將該#比特的編碼數(shù)據(jù)變換成位寬為# +1比特的脈沖 間隔編碼數(shù)據(jù)，其中N和#為正整數(shù)。
[0027] 將該經(jīng)卷積編碼轉(zhuǎn)換而成的及+ 1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)與位寬為N比特的脈沖 間隔編碼數(shù)據(jù)中未經(jīng)卷積編碼的比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)合并，構(gòu)成位寬為Ν+l比 特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)。
[0028] 步驟二、將位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼的碼元集合劃分為若干碼元子集，并 且若干碼元子集與位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)形成一定的映射關(guān)系。
[0029] 具體的，將位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼的碼元集合劃分為若干碼元子集，其 中，位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼的碼元集合是包括2 N+1種不同的脈沖間隔構(gòu)成的脈沖 信號(hào)集合，將該碼元集合中的不同的脈沖間隔的脈沖信號(hào)按照一定規(guī)律劃分到若干碼元子 集中，并使若干碼元子集與位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)形成一定的映射關(guān)系。
[0030] 步驟三、根據(jù)若干碼元子集與位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)形成的映射關(guān) 系，將位寬為N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位寬為N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼 數(shù)據(jù)，從而將位寬為N比特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位寬為N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖 間隔編碼數(shù)據(jù)。
[0031] 具體的，位寬同為N比特的不同脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)經(jīng)卷積編碼后，對(duì)應(yīng)地變換為 位寬為N+1比特的不同脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)，按照由碼元子集與N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù) 據(jù)所形成的映射關(guān)系，不同的N+1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)著不同的碼元子集和該對(duì) 應(yīng)碼元子集中的不同碼元，從而輸出N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)，即相當(dāng)于將N比 特的原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)變換成N+1比特的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)。
[0032] 本發(fā)明的網(wǎng)格狀脈沖間隔編碼方法通過融合卷積編碼，最大化脈沖信號(hào)間的時(shí)間 距離，從而獲得顯著的編碼增益，并提高對(duì)信道帶寬的利用。
[0033] 結(jié)合圖2所示的本發(fā)明方法的N = 2的碼元子集劃分示意圖；由于原始脈沖間隔 編碼數(shù)據(jù)的位寬為2比特，因此，對(duì)該原始脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)中的1比特編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積 編碼后得到2比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)，再與未經(jīng)卷積編碼的1比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù) 合并得到3比特的脈沖間隔編碼數(shù)據(jù)。
[0034] 3比特的脈沖間隔編碼的碼元集合為{Dk= [d2dlCgb;Dk= 0, 1，...，7}，其中， [(^^丄表示3比特二進(jìn)制數(shù)，集合中的任意兩個(gè)碼元之間的距離為：d(m，n) = |Dm-Dn|TD， Td為碼元集合中的碼元間的最小時(shí)間距離。
[0035] 3比特的脈沖間隔編的碼元集合為Aq{0, 1，2, 3, 4, 5, 6, 7}，其最小時(shí)間距離為Td; 第一次劃分碼元子集為B。{0, 2, 4, 6}和B1 {1，3, 5, 7}，其最小時(shí)間距離為2Td;第二次劃分碼 元子集，B。{0, 2, 4, 6}劃分為 C。{0, 4}和 C1 {2, 6}，B1 {1，3, 5, 7}劃分為 C3 {1，5}和 C4 {3, 7}， 其最小時(shí)間距離為4Td。
[0036] 具體的，在劃分碼元子集時(shí)，按照每個(gè)碼元子集中碼元數(shù)量相同的，并且每個(gè)碼元 子集中碼元之間的最小時(shí)間距離也是相等的條件來劃分碼元子集。
[0037] 并且，若在劃分碼元子集后，得到的碼元子集還能夠在滿足規(guī)律繼續(xù)劃分碼元子 集，為最大化碼元之間的最小時(shí)間距離，則在這些碼元子集的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地劃分碼元子 集。同時(shí)，在劃分碼元子集時(shí)應(yīng)